JP2000308293A - 回転電機 - Google Patents

回転電機

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JP2000308293A
JP2000308293A JP11114555A JP11455599A JP2000308293A JP 2000308293 A JP2000308293 A JP 2000308293A JP 11114555 A JP11114555 A JP 11114555A JP 11455599 A JP11455599 A JP 11455599A JP 2000308293 A JP2000308293 A JP 2000308293A
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JP
Japan
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winding
ventilation
block
rotor
grooves
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Application number
JP11114555A
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English (en)
Inventor
Tadashi Sonobe
正 園部
Hidehiro Ejima
英博 江島
Takashi Shibata
孝 柴田
Naomi Okamoto
直美 岡本
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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  • Windings For Motors And Generators (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】遠心力に耐えられる強度をもちながら通風損失
を低減し、かつ巻線の熱伸縮に起因する軸の拘束を低減
できる冷却媒体の通風損失を低減するクリページブロッ
クを有する回転電機の提供を課題とする。 【解決手段】上記課題を解決するために、クリページブ
ロック10に複数形成した通風孔12bの回転子巻線8
側を幅方向に円弧状又は船底型の断面形状を有する溝1
4とし、かつ溝14間を長手方向に連続し、かつ回転子
巻線8側に開口した連通溝15によって連通した。これ
により、通風孔12aと通風孔12bを滑らかに連通さ
せると共に、回転子巻線8とクリページブロック10と
の間の摩擦係数及びそのばらつきを小さくした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回転電機に係わり、
特にサブスロットから回転子巻線,クリページブロック
及びウエッジに形成した通風路を介して回転子鉄心の外
周面側に冷却媒体を通風させる通風構造を備えた回転電
機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より冷却媒体の通風構造にはいろい
ろあるが、サブスロットから回転子巻線,クリページブ
ロック及びウエッジに形成した通風路を介して回転子鉄
心の外周面側に冷却媒体を通風させるものとしては、例
えば特開平9−285052 号公報に記載のものが知られてい
る。このような通風構造はラジアルフロー方式とも呼ば
れ、構造が簡単、かつ冷却媒体が回転子巻線を直接冷却
するので熱交換の効率が良い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、電力需要の増加
に伴って発電設備を増加したり、発電機容量を増加した
りしている。発電機容量を増加する場合、従来と同じ体
格で電圧や電流を増加するので熱負荷が増加する。従っ
て、機内の温度上昇の抑制、すなわち冷却効率を向上す
る必要がある。
【0004】冷却効率を向上させる手段としては冷却媒
体により回転子巻線を直接冷却する前述した従来のも
の、すなわちラジアルフロー方式のものが有効である。
ところが、ウエッジ及びクリページブロックに設けられ
た通風路はそれらの強度的な制約などからその形状を真
円,回転子巻線に設けられた通風路は電流密度の確保な
どからその形状を長円としており、それらの通風路間に
形状差が生じる。このため、その形状差によって冷却媒
体の流れが妨げられ、通風抵抗が大きくなってしまう。
そこで従来は、例えば特開昭60−190135号公報に記載の
ように回転子巻線とウエッジとの間に介在するクリペー
ジブロックの通風路の回転子巻線側を円弧状の溝とし、
通風抵抗を低減していた。
【0005】しかしながら、上記のものは、円弧状の溝
の切り縁、すなわち長手方向に隣り合う円弧状の溝間部
分が回転子巻線の表面に接触しているので、回転子巻線
が長手方向に熱伸びした場合、その切り縁が熱伸び方向
と直交し、回転子巻線とクリページブロックとの間の摩
擦係数及びそのばらつきを大きくする恐れがある。も
し、摩擦係数及びそのばらつきが大きくなると、回転子
巻線の熱伸びに起因する軸の拘束による軸の曲げや撓み
が大きくなり、軸振動が増大する恐れがある。
【0006】本発明は、上記の事情に鑑みなされたもの
であり、遠心力に耐えられる強度をもちながら通風損失
を低減し、かつ巻線の熱伸縮に起因する軸の拘束を低減
できるクリページブロックを有する回転電機を提供する
ものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係るものは、軸
方向に連続したコイルスロットが周方向に複数形成さ
れ、軸方向に連続したサブスロットがコイルスロットの
低部にコイルスロットと連通するように複数形成された
鉄心と、コイルスロットに収納された巻線と、巻線を固
定するウエッジと、ウエッジと巻線の間に挟持されたク
リページブロックとを有し、巻線,クリページブロック
及びウェッジには、サブスロットと鉄心の外周面側とを
連通する通風流路を形成してなる回転子を備えた回転電
機であり、クリページブロックに形成された複数の通風
路の巻線側を円弧状の溝とし、かつ複数の円弧状の溝間
を軸方向に連続した連通溝で連通すると共に、巻線に形
成された通風路とクリページブロックに形成された円弧
状の溝及び連通溝をそれらの幅方向に複数としたもので
ある。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。
【0009】図1〜図6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造を示す。図において1は固定
子枠であり、その内周部には固定子鉄心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周方向に複数形成
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を軸方向にほぼ等間隔で複数
設けている。
【0010】固定子鉄心2の内周部には空隙(エアギャ
ップ)を介して回転子鉄心4を設けている。5は回転子
鉄心4と一体形成した回転軸であり、回転子鉄心4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6の内周部に設けられた軸受装置
によって支承している。
【0011】回転軸5の両端部にはファン16を設けて
いる。ファン16回転軸5と共に回転し、機内に封入さ
れている冷却媒体、例えば空気や水素ガス等を機内に流
通させる。機内には冷却媒体の流通を導く通風路を回転
軸5及び回転軸5に直角な軸に対して線対称となるよう
に複数形成している。通風路の途中、かつ発電機の上部
には冷却媒体を冷却する冷却器17を複数設置してい
る。
【0012】次に、回転子側の構造をさらに詳細に説明
する。回転子鉄心4の外周面側には軸方向に連続したコ
イルスロット7を周方向に複数形成している。コイルス
ロット7の低部には軸方向に連続し、かつコイルスロッ
ト7と連通したサブスロット9を形成している。コイル
スロット7には回転子巻線8を収納している。回転子巻
線8は板状の巻線導体を複数積層してなるものであり、
その長手方向には長円形状の通風孔12aを複数形成し
ている。
【0013】回転子巻線8の外径側(コイルスロット7
の回転子鉄心4の外周面開口側)にはクリページブロッ
ク10を収納している。クリページブロック10は回転
子巻線8の対地絶縁を確保するための絶縁物であり、そ
の長手方向には通風孔12bを複数形成している。クリ
ページブロック10の外径側(コイルスロット7の回転
子鉄心4の外周面開口側)にはウエッジ11を収納して
いる。ウエッジ11は回転子巻線8のコイルスロット7
からの飛出しを防止するものであり、図3に示すよう
に、その長手方向には円形状の通風孔12cを複数形成
している。
【0014】回転子巻線8とクリページブロック10を
コイルスロット7に収納すると、通風孔12aの隣接す
る2つの一部と通風孔12bの一つが重なり、通風孔1
2aと通風孔12bは連通する。また、ウエッジ11を
コイルスロット7に収納すると、通風孔12bと通風孔
12cが重なり、通風孔12bと通風孔12cは連通す
る。従って、通風孔12a,12b,12cが連通する
ので、サブスロット9と回転子鉄心4の外周表面との間
には径方向に連通した通風路13が複数形成される。こ
れにより、サブスロット9を軸方向に流れる冷却媒体を
回転子鉄心4の外周側に向かって流すことができる。
【0015】ここで、通風孔12aと通風孔12bは、
上述のように、通風孔12aの隣接する2つの一部と通
風孔12bの一つが重なって連通しているものであり、
両者の形状が合致して連通しているものではないので、
両者間を流れる冷却媒体に通風損失が生じてしまう。特
にクリページブロック10に形成する通風孔は、回転子
巻線8とウエッジ11との間の絶縁を保ちつつ、回転に
よる巨大な遠心力に耐える強度を確保するために、例え
ばウエッジに形成されるような小さな円形状の通風孔と
するので、通風損失が大きくなってしまう。
【0016】そこで、本実施の形態では、回転子巻線8
とウエッジ11との間の絶縁を保ちつつ、回転による巨
大な遠心力に耐える強度を確保し、かつ通風損失を小さ
くするために、クリページブロック10に複数形成した
通風孔12bの回転子巻線8側を図6に示すように、幅
方向に円弧状又は船底型の断面形状を有する溝14とし
ている。このようにすれば、通風孔12aと通風孔12
bを滑らかに連通させることができ、冷却媒体の通風損
失を低減することができる。通風孔12bのウエッジ1
1側は通風孔12cと同様に円形状の通風孔としてい
る。
【0017】ところで、回転子巻線8に電流が流れる
と、回転子巻線8は発熱して長手方向に熱伸びする。こ
のため、回転子巻線8と接触しているクリページブロッ
ク10との間に摩擦が生じる。ところが、上述のよう
に、幅方向に円弧状又は船底型の断面形状を有する溝1
4を形成すると、溝14の切り縁、すなわち長手方向に
隣り合う溝14間部分が回転子巻線8の表面に接触して
いるので、回転子巻線8が長手方向に熱伸びした場合、
その切り縁が熱伸び方向と直交し、回転子巻線8とクリ
ページブロック10との間の摩擦係数及びそのばらつき
を大きくする恐れがある。もし、摩擦係数及びそのばら
つきが大きくなると、回転子巻線8の熱伸びに起因する
軸の拘束による軸の曲げや撓みが大きくなり、軸振動が
増大する恐れがある。
【0018】そこで、本実施の形態では、長手方向に隣
り合う溝14間を、長手方向に連続し、かつ回転子巻線
8側に開口した連通溝15によって連通している。この
ようにすることにより、溝14の切り縁、すなわち長手
方向に隣り合う溝14間部分が回転子巻線8の表面に接
触しなくなるので、回転子巻線8とクリページブロック
10との間の摩擦係数及びそのばらつきを小さくでき
る。従って、回転子巻線8の熱伸びに起因する軸の拘束
による軸の曲げや撓みを大きくすことがなく、軸振動の
増大を招くようなことがない。
【0019】以上説明した第1の実施の形態によれば、
クリページブロック10に複数形成した通風孔12bの
回転子巻線8側を幅方向に円弧状又は船底型の断面形状
を有する溝14とし、かつ溝14間を長手方向に連続
し、かつ回転子巻線8側に開口した連通溝15によって
連通したので、通風孔12aと通風孔12bを滑らかに
連通させることができると共に、回転子巻線8とクリペ
ージブロック10との間の摩擦係数及びそのばらつきを
小さくできる。従って、遠心力に耐えられる強度をもち
ながら通風損失を低減し、かつ巻線の熱伸縮に起因する
軸の拘束を低減できる冷却媒体の通風損失を低減するク
リページブロックを有する回転電機を提供できる。
【0020】図7〜図9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造を示すものであり、上述した
第1の実施の形態の変形例である。本実施の形態は、図
7に示すように、回転子巻線8に複数形成される通風孔
12aをその幅方向に2列としている。このため、クリ
ページブロック10に複数形成される通風孔12bの回
転子巻線8側の溝14も、通風孔12aに合せて幅方向
に2列としている。連通溝15も幅方向に2列としてい
る。通風孔12bのウエッジ11側は前例と同様の円形
状の通風孔であるが、溝14が幅方向に2列となってい
るのでその径は前例よりも大きい。ウエッジ11に複数
形成される通風孔12cは通風孔12bのウエッジ11
側に合せた大きさとなっている。本実施の形態において
も前例と同様の効果を奏することができる。
【0021】
【発明の効果】本発明に係る回転電機によれば、クリペ
ージブロックに複数形成した通風路の巻線側を幅方向に
円弧状の溝とし、かつこの溝間を軸方向に連続した連通
溝によって連通したので、巻線に複数形成した通風路と
クリページブロックに複数形成した通風路を滑らかに連
通させることができると共に、巻線とクリページブロッ
クとの間の摩擦係数及びそのばらつきを小さくできる。
従って、遠心力に耐えられる強度をもちながら通風損失
を低減し、かつ巻線の熱伸縮に起因する軸の拘束を低減
できる冷却媒体の通風損失を低減するクリページブロッ
クを有する回転電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施であるタービン発電機の上
部断面構造を示す断面図である。
【図2】図1の回転子部分を拡大して示した断面図であ
る。
【図3】図2のウェッジの構造を示す斜視図である。
【図4】図2のウェッジの通風孔を通して見た構造を示
す平面図である。
【図5】図2のクリページブロックの構造を示す平面図
である。
【図6】図5のVI−VI矢視断面図である。
【図7】本発明の第2の実施の形態であるタービン発電
機のウェッジの通風孔を通して見た構造を示す平面図で
ある。
【図8】図7のクリページブロックの構造を示す平面図
である。
【図9】図8のIX−IX矢視断面図である。
【符号の説明】
1…固定子枠、2…固定子鉄心、3…固定子巻線、4…
回転子鉄心、5…回転軸、6…エンドブラケット、7…
コイルスロット、8…回転子巻線、9…サブスロット、
10…クリページブロック、11…ウエッジ、12…通
風孔、13…通風路、14…溝、15…連通溝。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 孝 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 岡本 直美 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 Fターム(参考) 5H002 AA10 AB01 AD04 AD05 AD06 5H603 AA11 BB02 BB09 BB12 CA02 CA04 CB02 CB17 CC03 CC07 CC17 CD21 CE02 EE25 FA01 5H609 BB03 BB12 BB19 BB24 PP02 PP06 PP07 PP08 PP09 QQ02 QQ03 QQ10 QQ15 QQ18 RR02 RR16 RR27 RR31 RR44 RR51

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軸方向に連続したコイルスロットが周方向
    に複数形成され、軸方向に連続したサブスロットが前記
    コイルスロットの低部に前記コイルスロットと連通する
    ように複数形成された鉄心と、前記コイルスロットに収
    納された巻線と、該巻線を固定するウエッジと、該ウエ
    ッジと前記巻線の間に挟持されたクリページブロックと
    を有し、前記巻線,クリページブロック及びウェッジに
    は、前記サブスロットと前記鉄心の外周面側とを連通す
    る通風流路を形成してなる回転子を備えた回転電機にお
    いて、前記クリページブロックに形成された複数の通風
    路の前記巻線側を円弧状の溝とし、かつ該複数の円弧状
    の溝間を軸方向に連続した連通溝で連通すると共に、前
    記巻線に形成された前記通風路と前記クリページブロッ
    クに形成された前記円弧状の溝及び連通溝をそれらの幅
    方向に複数としたことを特徴とする回転電機。
JP11114555A 1999-04-22 1999-04-22 回転電機 Pending JP2000308293A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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