JPH10150740A - 回転電機 - Google Patents

回転電機

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JPH10150740A
JPH10150740A JP30773296A JP30773296A JPH10150740A JP H10150740 A JPH10150740 A JP H10150740A JP 30773296 A JP30773296 A JP 30773296A JP 30773296 A JP30773296 A JP 30773296A JP H10150740 A JPH10150740 A JP H10150740A
Authority
JP
Japan
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stator
rotor
gap
fan
gas
Prior art date
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Pending
Application number
JP30773296A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki Mori
英明 森
Shingo Yokoyama
真吾 横山
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】リバースフロー冷却方式で、固定子の冷却性能
を損なうことなく回転子の冷却性能を向上させることに
より低コストで高信頼な回転電機を提供することにあ
る。 【解決手段】回転子1端部のファン16からのガスをガ
ス冷却器8を介してから固定子2および回転子1を冷却
するリバースフロー方式の回転電機において、ガス冷却
器8と固定子フレーム9と固定子外径側の間隙に入口を
有し、回転子端部の冷却ガス採り入れ口側に出口を有す
る回転子流路10を固定子フレーム9と別体にしたこと
を特徴とする回転電機。

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関する。
【0002】
【従来の技術】図1に、冷却ガスに空気を用いた空冷発
電機の概略の構造を示す。冷却ガスは、必要とされる冷
却能力に応じて水素でもよい。図1は、ファンから吐出
した回転子および固定子を冷却した後の暖められた空気
をガス冷却器によって冷却し再び回転子および固定子に
送る密閉形の空気冷却発電機の断面概略構造図の一例で
ある。このような通風方式はリバースフロー方式と呼ば
れている。回転子1は、固定子2中に軸受3によって回
転支持する。回転子1には、同じ磁極を構成する複数の
コイル4を磁極まわりに同心に配置し固定する。コイル
4に働く遠心力は、軸方向部については、回転子の外周
面に間隔をおいて形成したコイルスロットで、回転子端
部の周方向部についてはリテニングリング5で強固に支
える。コイルスロットおよび回転子端部のコイル形状構
造については後述する。リテニングリング5と軸受の間
には、ファン6を配置する。
【0003】7は、空気の流れを示す。ファン6から送
られた空気は、ガス冷却器8で冷却した後、固定子フレ
ーム9と固定子2の間隙に流れ、固定子2の半径方向ダ
クトに流れ、空隙12に至る。一方、冷却後の空気は回
転子流路10で回転子1にも流れ、界磁コイル4を冷却
した後に、固定子2を冷却した空気と同様に空隙12に
至る。空隙12に流れ込んだ空気は、再びファン6の吸
い込み側へと流れ循環する。
【0004】このリバースフロー方式は、固定子をガス
冷却器を出たすぐ後の冷たいガスで冷却できるため、フ
ァンを出た後のガスで固定子と回転子を冷却するフォワ
ードフロー方式に比べ、固定子コイルの温度上昇を低く
保つことができる特徴を持つ。ただし、ファン回りの構
造はフォワードフローに比べて複雑になる。この部分の
構造は、従来、特開昭57−148556号公報のような構造を
取っていた。回転子流路10は、このように固定子フレ
ームの壁面、特に、固定子フレーム端面の壁を利用して
形づくられていた。また、リバースフロー方式は、ファ
ン吐出側と回転子の冷却ガス採り入れ口が隣り合うため
シール部13が必要となるが、そのためにファン翼を取
り付けるファンリングとファンガイドの隙間を小さく保
つようにしていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この構造で
は、熱せられた固定子フレーム9が回転子流路10をも
温めてしまい、回転子を冷却するガスの温度を上昇させ
てしまう問題があった。
【0006】また、シール部でガスの漏れを小さくする
ためにはシール部の隙間を極力小さくする必要がある
が、回転子直径は1m程度と大きく、また、回転子の熱
伸びを吸収するために軸受けは回転子の動きを軸方向を
拘束しないようにしてあるため、微少な隙間を必要とす
るシール構造を取ることはできない問題があった。
【0007】結局、固定子の冷却に有利なリバースフロ
ーは、回転子冷却ガスの温度を上昇させてしまうため、
回転子の冷却にとっては不利になってしまう問題があっ
た。
【0008】本発明の目的は、リバースフロー冷却方式
において固定子の冷却性能を損なうことなく回転子の冷
却性能を向上させることにより、低コストで高信頼な回
転電機を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は固定子の内径側に空隙を介して回転し複数
の界磁コイルを有する回転子と、積層鉄心ブロックとス
ペーサを交互に積層してなる多数の半径方向冷却ダクト
を有する固定子と、前記固定子をその外径側との間に間
隙を有しつつ固定支持し固定子フレームと、前記固定子
と回転子の空隙を吸い込み側とし、前記固定子外径側と
前記フレームの間隙を吐出側とする前記回転子両端部に
設けたファンと、前記ファン吐出側と固定子フレームと
固定子の間隙の間を結ぶ流路途中に位置するファン吐出
ガスのガス冷却器と、前記ガス冷却器と前記固定子フレ
ームと固定子外径側の間隙に入口を有し、かつ、前記回
転子端部の冷却ガス採り入れ口側に出口を有する回転子
流路からなる回転電機において、前記回転子流路を前記
固定子フレームから熱的に分離し、また、上記回転電機
において、前記回転子流路を前記固定子フレームと別体
にすることにより、また、上記回転電機において、前記
回転子流路を熱伝導率の悪い樹脂またはプラスチック等
の有機化学素材で形成する。
【0010】また、上記回転電機において、前記回転子
流路の内面に熱伝導率の悪い樹脂またはプラスチック等
の有機化学素材を張り付けか、または、内面に熱伝導率
の悪い樹脂またはプラスチック等の有機化学素材の流路
の2重構造からなる回転子流路を有する。
【0011】また、固定子の内径側に空隙を介して回転
し複数の界磁コイルを有する回転子と、積層鉄心ブロッ
クとスペーサを交互に積層してなる多数の半径方向冷却
ダクトを有する固定子と、前記固定子をその外径側との
間に間隙を有しつつ固定支持し固定子フレームと、前記
固定子と回転子の空隙を吸い込み側とし、前記固定子外
径側と前記フレームの間隙を吐出側とする前記回転子両
端部に設けたファンと、前記ファン吐出側と固定子フレ
ームと固定子の間隙の間を結ぶ流路途中に位置するファ
ン吐出ガスのガス冷却器と、前記ガス冷却器と前記固定
子フレームと固定子外径側の間隙に入口を有し、かつ、
前記回転子端部の冷却ガス採り入れ口側に出口を有する
回転子流路からなる回転電機において、前記ファンは、
ファン翼とファン翼根元部に円周上に連続した凸部を有
するファン翼支持板とからなり、ファン翼支持板の端
面,前記凸部の内周面、並びに、前記ファン支持板の最
内周面において、前記ファン支持板と接触しない程度に
接近した対向面を有する前記固定子フレームで支持した
ファンガイドとを有する。
【0012】また、ファン支持板において、前記支持板
の端面に半径方向に多数の溝を設けることにより、ま
た、上記ファンガイドにおいて、前記支持板に対向する
面がラビリンス形状であることを特徴とするファンガイ
ドを設ける。
【0013】また、上記ファンガイドにおいて、熱伝導
率の悪い樹脂またはプラスチック等の有機化学素材で形
成されることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】図2は、本発明の一実施例を示す
回転電機の軸断面図である。回転子流路10を固定子フ
レーム9から離すことによりガス冷却器8によって冷却
する前のガスによって温められた固定子フレームの端板
14の熱が回転子流路に伝わるのを防ぐ。回転子流路1
0の入口は、固定子フレームから熱が伝わりにくい位
置、たとえば、ガス冷却器8から離れた位置がよい。な
ぜなら、ガス冷却器入口付近の固定子フレームは、固定
子および回転子冷却後の温ガスにより温度が高くなって
いるからである。なお、回転子流路10は、発電機自身
で発生する振動などに対して十分な機械的強度を確保す
る目的からは鋼製が好ましいが、振動が小さく機械強度
がそれほど必要でない場合は、熱伝導率の悪い有機化学
系の樹脂、たとえば、塩化ビニールなどの材料を用いた
方がよい。
【0015】図3は、本発明の他の実施例を示す回転電
機の軸断面図である。ガス冷却器8から回転子1の冷却
ガス採り入れ口までの回転子流路の内面に熱伝導率の悪
い材料、たとえば、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂(F
RP)などの断熱板15を張り付けたものである。断熱
板15は数mm程度の厚さが必要であるが、回転子流路の
必要とされる通風面積を減少させることのないように、
回転子流路10の通風断面積を大きく作っておく必要が
ある。断熱板15は、回転子流路10の内面に密着させ
る必要なく、多少の隙間があっても問題ない。断熱板1
5は、回転子流路10の内面だけではなく、回転子1の
ガス採り入れ口までの流路内面全てに張り付けた方が好
ましい。
【0016】図4は、本発明の他の実施例を示す回転電
機の軸断面図である。ファン翼16の支持板17の外周
側に円周上に凸部18を設け、その凸部内面,支持板1
7の端面、ならびに、支持板の内面に、接触しない程度
に対向させた面をシール板20およびファンガイド19
で形成する。支持板17とシール板18の間隔は、回転
子1が熱伸びおよび軸受けのがたにより軸方向に動いて
も互いに干渉しないように十分な距離をおいておかなく
てはならない。
【0017】支持板17とシール板18の間では、支持
板17の回転によりガスがその粘性によって引きずられ
外径方向の流れを生じる。支持板の凸部の内面とシール
板18の外径面の隙間は、軸方向に比べれば比較的小さ
くできる。したがって、ガスの粘性によって発生した流
れが、支持板の凸部の内面とシール板18の外径面の隙
間でせき止められ静圧上昇を生じる。この圧力がファン
吐出側の圧力を釣り合うか、または、上回るため、温ガ
スが回転子1のガス採り入れ口側に混入するのを防ぐこ
とができる。支持板の凸部の内面と支持板の内径面に対
向する部分シール板18は、軸方向に凹凸を有するラビ
リンス構造とした方がシール性能を高めることができ
る。図4には、支持板17の内径面と対向するシール板
18にのみラビリンス構造を施したものを示している。
【0018】図5は、シール板18を熱伝導率の悪いF
RPなどの材料で作ったものである。これは、支持板1
7の端面とシール板18の隙間で発生するガスの粘性発
熱を回転子を冷却するガスに伝えないようにしたもので
ある。シール板18付近のガス流速はかなり大きく熱伝
達が良好なため、粘性発熱のような不要な発熱を回転子
の冷却ガスに極力伝えないようにする必要がある。な
お、図5では、ファンガイド19の内径側に断熱板20
を設置し、ファンガイド19から熱が回転子の冷却ガス
に伝わらないようにしたものである。ファンガイド自身
を熱伝導率の悪いFRP製にできれば、この断熱板20
は必要ない。
【0019】図6は、図5に示した支持板17の端面に
半径方向の溝21をつけたものである。図7は、この溝
21を設けた支持板17とファン16を軸方向から見た
図である。この溝21は、一種の遠心ファンとしての働
きを有し、支持板端面で発生する外径方向の流れの発生
が一層促進され、高いシール性能を発揮することができ
る。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、リバースフロー冷却方
式において固定子の冷却性能を損なうことなく回転子の
冷却性能を向上させることにより、低コストで高信頼な
回転電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】タービン発電機の構成の説明図。
【図2】本発明の一実施例を説明する軸方向の断面図。
【図3】本発明の他の実施例を説明するタービン発電機
端部の軸方向の断面図。
【図4】本発明の第二実施例を説明する軸方向の断面
図。
【図5】本発明の第三実施例を説明する軸方向の断面
図。
【図6】本発明の第四実施例を説明する軸方向の断面
図。
【図7】図6の発明に用いるファン支持板を示す説明
図。
【符号の説明】
1…回転子、2…固定子、4…界磁コイル、7…流れ、
8…ガス冷却器、9…固定子フレーム、10…回転子流
路、15…断熱板、16…ファン、17…ファン支持
板、18…シール板、21…溝。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定子の内径側に空隙を介して回転し複数
    の界磁コイルを有する回転子と、積層鉄心ブロックとス
    ペーサを交互に積層してなる多数の半径方向冷却ダクト
    を有する固定子と、前記固定子をその外径側との間に間
    隙を有しつつ固定支持し固定子フレームと、前記固定子
    と回転子の空隙を吸い込み側とし、前記固定子外径側と
    前記フレームの間隙を吐出側とする前記回転子両端部に
    設けたファンと、前記ファン吐出側と固定子フレームと
    固定子の間隙の間を結ぶ流路途中に位置するファン吐出
    ガスのガス冷却器と、前記ガス冷却器と前記固定子フレ
    ームと固定子外径側の間隙に入口を有し、かつ、前記回
    転子端部の冷却ガス採り入れ口側に出口を有する回転子
    流路からなる回転電機において、前記回転子流路を前記
    固定子フレームから熱的に分離したことを特徴とする回
    転電機。
JP30773296A 1996-11-19 1996-11-19 回転電機 Pending JPH10150740A (ja)

Priority Applications (1)

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JP30773296A JPH10150740A (ja) 1996-11-19 1996-11-19 回転電機

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JP30773296A JPH10150740A (ja) 1996-11-19 1996-11-19 回転電機

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JPH10150740A true JPH10150740A (ja) 1998-06-02

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ID=17972602

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30773296A Pending JPH10150740A (ja) 1996-11-19 1996-11-19 回転電機

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JP (1) JPH10150740A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001018943A1 (fr) * 1999-09-03 2001-03-15 Hitachi, Ltd. Machine dynamo-electrique
US6737768B2 (en) 2000-03-31 2004-05-18 Hitachi, Ltd. Rotating electric machine
US7071586B2 (en) 2001-03-07 2006-07-04 Hitachi, Ltd. Dynamo-electric machine
US7294943B2 (en) 2001-03-07 2007-11-13 Hitachi, Ltd. Electric rotating machine

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