JPS60162432A - 全閉形回転電気機械の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、例えばタービン発電機等全閉形回転電気機
械の冷却装置に関するものである。

〔従来技術〕

従来のこの種の回転電気機械の冷却装置として一般に知
られている全閉内冷形のタービン発電機を第１図に示す
。

図において、（１）はフレームで、その内周側に複数個
の冷却器（２）が装着されている。（３）はフレームの
内周に支持物（４）を介して取付けられた固定子、（５
）は上記フレーム（１）に軸受（力によって回転自在に
支承された回転子で、その所定部には冷却ファン（６）
が設けられている。（８）は機内に封入された冷却媒体
でこの場合は空気である。

次に動作について説明する。冷却器（２）によって６却
された空気は冷却ファン（６）によって駆動され、回転
子（５）、回転子（５）と固定子（３）間の空隙、固定
子（３）中央部の後方へ流入する。そして、回転子（５
）、固定子（３）を冷却し、温度上昇をして最終的に冷
却器（２）へ導かれる。

風損は固定子（３）、回転子（５）を冷却するための空
気の駆動損、回転子（５）のファン作用による損失、回
転による摩擦損などからなり、高速回転電気機械であれ
ば、全損失中で占める割合は非常に大きくなっていた。

なお、図中矢印は冷却媒体の流九を示す。

以上のような冷却媒体が空気の場合においては、比重の
関係から回転が高速になるにしたがって風損も大きくな
り、従って、小形化、高効率化が難かしくなり、また冷
却媒体を水素にすれば爆発性を有することから高純度監
視装置、密封装置、爆発構造等が必要となり、冷却媒体
の入れ替えにも空気の混合を避けるために長時間を要す
る等の欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、為却媒体として、空気より比重
が小さく、かつ爆発性のないヘリウムと空気を最適に混
合し、低風損、高冷却性能を有する高効率の回転電気機
械の冷却装置を提供することを目的としている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第２図において、（９）は機内に封入された冷却媒体で
、この冷却媒体は空気とヘリウムの混合ガスとなってい
る。従ってフレーム（１）は、空気を冷却媒体とした従
来の電気機械よりも密封度が高くなるように必要部分に
はすべて適当なシールが施されている。そして空気とヘ
リウムの混合ガスの容積比が維持され得るように構成さ
れている。

なお、その他の構成は従来と同様であるから説明を省略
する。

次に冷媒媒体がヘリウムと空気の混合ガスの場合を空気
のみの場合と比較して説明する。風損は、一般に、比重
に比例することから、第３図に示すように、ヘリウムの
容積比が大きいほど低減される。また逆に、熱伝導率、
動粘性係数は共に、第４．５図に示すように、ヘリウム
の容積比が大舞いほど向上する。ここで、熱伝達率αハ
レイノルズ数（Ｒｅ　＝　ＵＬ　／Ｎ　Ｕ　：流速、Ｌ
：代表長さ、Ｎ：動粘性係数）の０．８乗と熱伝導率ｋ
に比例することから、同一条件で冷却媒体の４を空気か
らヘリウムと空気の混合ガスにした場合、第６図に示す
ようにヘリウムの容積比が６０〜７０％で頂点を持つ曲
線となり、そのヘリウムの容積比で空気のみの場合の約
１．６倍の熱伝達率が得られる。

また、このときの風損は、比重から５０〜６０％低減さ
れる。風損低減の４を目的とする場合、ヘリウムのみを
冷却媒体とすればよいが、第７図に示すように実験から
放電特性はヘリウムの容積比とともに悪化し、ヘリウム
のみでは放電特性が非常に悪い。これらの理由からヘリ
ウムの容積比が４０〜９０％で冷媒として使用するどき
、低風損、高熱伝達率が最良の状態ｔこ実現される。

また、ヘリウムは不活性ガスであることから絶縁の長寿
命化も期待できる。

また、混合ガスは大気圧で使用されることがら、空気を
冷媒とした回転電気機械の構造を変えることなく実用化
できる。

なお、上記実施例では、大気圧における混合ガス使用で
あるが、加圧して使用することにより、高レイノルズ数
、高熱伝達率が得られ、かつ、混合ガスの高比重化によ
り冷却器の小形化も可能となる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、全閉形回転電気機械
の内部に封入される冷却媒体として、空気とヘリウムを
最適に混合したガスにしたので、風損が大幅に低減でき
、かつ熱伝達率が向上することから、回転電気機械の性
能を制限するコイル温度を低下させ、小形化することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転電気機械の通風構造図、第２図はこ
の発明の一実施例による回転電気機械の通風構造図、第
３１＋！！＋は、ヘリウム容積比と空気に対する比重比
、第４図はヘリウム容清比と空気に対する熱伝導率比、
第５図はヘリウム容積比と空気に対する動粘性係数比、
第６図はヘリウム容積比と空気に対する熱伝達率比、第
７図はヘリウム容積比と直流放電特性をそれぞれ示す曲
線図である。 （１）・１．フレーム、（２）・・・冷却器、（３）・
・・固定子、（４）・・・支持物、（５）・・・回転子
、（６）・・・冷却ファン、（７）・・・軸受、（９）
・・空気とヘリウムを混合した冷却媒体。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　大　岩　増　雄 第１図 第２図 第３図　第４因 り（５図　第６図 第７図 一すウムｖ３苗几（％） ２、発明の名称 全閉形回転電気機械の冷却装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号名　称　
（６０１）三菱電機株式会社 代表者片山仁八部 ４、代理人 住　所　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号５　抽圧
の対象 （２）明細書をつぎのとおりｆＪ圧する。 第７図 ヘリウム２＋槓比（％〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フレームと、このフレームの内周側に装着すれた冷却器
   と、前記フレームの内周側に支持物を介して取付けられ
   た固定子と、上記フレームに回転自在に支承され、所定
   部に冷却ファンが固着された回転子を備え、機内に６却
   媒体を封入して上記冷却ファ／により上記冷却器を介し
   て内気を循環させ、冷却を行うようにした全閉形回転電
   気機械の冷却装置において、上記冷却媒体として、空気
   とヘリウムの混合ガスを封入すると共に、上記ヘリウム
   の容積比を４０〜９０％の割合とし、かつ上記フレーム
   内の密封度を上記容積比が維持され得るように構成した
   ことを特徴とする全閉形回転電気機械の冷却装置。