JPS61161935A - 冷却ガスの流れを制御する方法とじやま板 - 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】 発明の背景 この発明はガス冷却形回転電気機械のすき間領域に於け
る冷却ガスの流れの分布を改善すること、更に具体的に
云えば、じゃま板より下流側で、すき間領域とガスの流
れが連通する様に配置された固定子通気ダクトに対する
冷却ガスの流れを改善する為のじゃま板に関する。

この発明は３００ＫＷ又はそれ以上の定格を持つ様な大
形タービン発電機の様な水素によって冷却される回転電
気機械に特に用いることが出来るが、こういう機械は典
型的にはそれより定格の小さい機械よりもより多くの熱
を発生し、この熱を散逸しなければならないので、この
発明は冷却ガスとして空気を使う機械の様な、ガスによ
って冷却される任意の機械に一般的に用いることが出来
る。明ａＳ全体にわたって、半径方向、軸方向、接線方
向、円周方向と云う様な物理的な関係を示す言葉並びに
それから導き出された言葉は、特にことわらない限り、
機械の回転子の回転軸線に対して云うことを承知された
い。

典型的なガス冷却形回転電気機械は回転自在に装着され
た回転子を持ち、固定子がこの回転子から隔たっていて
それを円周方向に取囲んでいる。

機械の回転子と固定子との間の空間が一般的にすき間領
域と呼ばれる。固定子は、すき間領域とガスの流れが連
通ずる、夫々円周方向に伸びる固定子鉄心通気ダクトに
より、予定の間隔だけ隔てられた、軸方向に積重ねられ
る複数個の金属積層板を持っている。機械の軸方向両端
の近くで、ファン又はその他のガス推進装置が回転子に
接続されて、機械の末端空間領域からの冷却ガスを回転
子が回転している間にすき間領域に強制的に送出し、最
終的には固定子鉄心通気ダクトに通す。

利用し得る冷却ガスの流量が限られていることがあり、
この為、各々の固定子鉄心通気ダクトに対して適切な量
の冷却ガスが保証される様にしながら、発電機内の他の
冷却剤通路に対して十分な冷却ガスを利用することが出
来る様に、すき間領域に対する冷却ガスの流れを制限す
ることが望ましい。公知の形のじゃま板は、冷却ガスの
流れに対して密実な輪郭を持ち、固定子の軸方向の端に
接続される。密実なじゃま根がすき間＠域の中へ半径方
向に伸び、回転子から隔たって、それを円周方向に取巻
いている。回転子とじゃま板の半径方向内側の縁との間
の冷却ガスに対する円周方向の流れの面積が、じゃま板
を設けてない空隙領域に比べて減少している。固定子と
密実なじゃま板の半径方向外側の縁との間には、密実な
じゃま板の周りに別の円周方向の流れの区域を設けるこ
とが出来る。

密実なじゃま板の周りの半径方向内側及び外側の円周方
向の流れの区域を設けた時、軸方向に流れる冷却ガスは
、ファンによって押出されることにより、密実なじゃま
板にぶつかり、第１及び第２の部分に分かれる。第１及
び第２の部分が密実なじゃま板の周りの半径方向内側及
び外側の円周方向の流れの区域を夫々流れて、最後は密
実なじゃま板の下流側ですき間領域で一緒になる。

密実なじゃま板の軸方向の直ぐ下流側では、冷却ガスの
流れは比較的高速であり、すき間領域に於ける冷却ガス
の静圧に局部的な低下又は縮流部を作る。密実なじゃま
板より更に軸方向に下流側で、密実なじゃま板からのそ
の軸方向の距離は、密実なじゃま板の周りを通る冷却ガ
スの第１及び第２の流れの部分の夫々の速度、並びに冷
却剤の流れに対する密実なじゃま板の半径方向の縦横化
によるが、すき間領域内の冷却剤の流れが拡散し、その
結果、すき間領域の静圧が上昇する。すき間領域から固
定子鉄心通気ダクトを介してハウジング領域への冷却ガ
スの流れを生ずる因子は、静圧、或いは更に詳しく云え
ば、すき間領域と、固定子の半径方向外周を円周方向に
取巻くハウジング領域との間の静圧の差である。

密実なじゃま板より下流側の冷却ガスの流速が比較的高
く、それに対応してすき間領域に於ける冷却ガスの静圧
が低下する為、成る固定子鉄心通気ダクト、特に密実な
じゃま板の直ぐ下流側にある固定子鉄心通気ダクトは、
冷却ガスが枯渇するか或いはその流れが適切でないと考
えられる。更に、固定子鉄心通気ダクトに冷却ガスの適
切な流れがないことにより、冷却ガスの流れが適切でな
い通気ダクトを構成する複数個の固定子積層板の群が過
熱され、その結果機械の動作効率が悪くなり、発電機か
ら送出すことの出来る最大電力出力が制限されると考え
られる。

更に、すき間領域が発電機の末端空間と連通ずる固定子
の軸方向の両端では、冷却ガスの流れが幾つかの固定子
通気ダクトを側路し、こうして冷Ｍ１の為に有効でない
傾向がある。この側路は、発電機のファンから冷却ガス
が、すき間領域に対する入口で密実なじゃま板の周りの
制限された流れの区域を通って軸方向に吐出される為に
、冷却ガスの流れの軸方向成分が比較的強い為である。

すき間領域の軸方向の流速が高いことにより、固定子の
末端部分にある固定子鉄心の半径方向内側部分に配置さ
れた固定子通気ダクトの入口に［ベンチュリ効果Ｊ又は
静圧が低い領域が生ずる。

固定子の末端鉄心領域にある固定子通気ダクトを構成す
る積層板の群は、固定子からの２つの方向、即ち半径方
向と軸方向の磁束結合による熱の蓄積の為に、機械の中
で最も著しい温度環境に露出される。この軸方向の部分
は、発電機の端コイル領域に於ける漂遊又は漏れ磁束に
よるものである。この為、末端鉄心領域並びにその中に
配置された通気ダクトに対して適切な冷却ガスの流れが
得られる様に保証する為に、固定子末端鉄心領域を冷却
することは特別の注意を要する。

従って、固定子通気ダクト、特に固定子の末端鉄心領域
に配置されているダクトに一層有効に冷却ガスの流れを
誘導する様に、すき間領域に於ける冷却ガスの局部的な
静圧を高める方法と手段を提供することが望ましい。

冷却ガスの流れを制御する為に、ガス冷却形回転電気機
械のすき間領域に使う為の種々の形の治具が提案されて
いる。普通、こういう治具は、機械的な支持の為に、ボ
ルト留め並びに／又はスロットくさびに対する様なタイ
結合を必要とする。

冶具及び支持手段は費用が掛かるし、手間が掛かり、多
くの部品を必要とし、更にその取付けには、回転子を機
械から取外すことを必要とすることがある。回転子に隔
壁の様な流れ方向ぎめ装置を取付けることにより、冷却
剤の流れを制御することが出来る。然し、回転子にこう
いう装置を取付けた例では、回転によって生ずる応力に
耐える能力を伴なって、装置を回転することを必要とす
る。

更に、この様な回転装置は回転子の取外しの様な手間の
掛かる取付けを必要とすることがある。

回転電気機械に対するじゃま板が米国特許第３゜４１３
．４９９号に記載されている。この米国特許のじゃま板
は、固定子の末端ブロックに固定されていて、それから
半径方向内向きに伸びる第１の部分と、この第１の部分
に固定されていて、すき間領域に沿って幾つかの固定子
出口通路を通り越す様に軸方向に伸びる第２の部分と、
この第２の部分に固定されていて、固定子に向かって半
径方向外向きに伸びる第３の部分とを含む。この為、こ
の米国特許のじ１５ま板は実質的にすぎ間領域から隔離
された高圧室を構成する。高圧室の入力が発電機の末端
空間領域とガスの流れが連通し、その出力は、それが取
巻く固定子出口ダクトに対する入力とガスの流れが連通
ずる。この米国特許のじゃま板が片持ちでこの形（即ち
、じゃま板の第２及び第３の部分の軸方向内側の端が機
械的な固定でなく支持されていること）は、撮動に対す
る応答が過大になる慣れがあること、並びにじゃま板の
第３の部分と固定子との間で冷却剤の流れの漏れがあり
、その結果、高圧室内の圧力が一層低くなって、最終的
には一番端の固定子冷却通路を通る冷却ガスの流れが少
なくなる為に、望ましくないことがある。

ガス冷却形回転電気回路のすき間領域に対するこの他の
形のじゃま板が米国特許第４．０５１゜４００号及び同
第４．２６４．８３４号に記載されている。米国特許第
４．０５１．４００号のじゃま板は逆流冷却形回転電気
機械（即ち、冷却ガスの流れがすき間領域から機械の末
端空間領域に行く）に対するものであり、これを順方向
の流れの形式の場合に使ったとしても、すき間領域に於
ける過渡の縮流部と云う様な前述の密実なじゃま板に伴
う問題は解決されない。米国特許第４，２６４．８３４
号に記載されたじゃま板は、空隙領域を予定数の区域に
分割し、冷却ガスの軸方向の流路を横切る半径方向の閉
塞部又は封じを設けることにより、こうして出来た区域
の間の冷却ガスの流れの漏れを防止する為に使われる。

従って、この発明の目的は、ガス冷却形回転電気機械の
固定子通気ダクト、特に固定子末端鉄心領域に配置され
ているダクトに冷却ガスの適切な流れを保証する方法と
装置を提供することである。

別の目的は、回転子を取外すことを必要とせず、ガス冷
Ｗ形回転電気機械のすき間領域に入る冷却ガスの流山を
制御する方法と装置を提供することである。

別の目的は、ガス冷却形回転電気機械のすき間領域に冷
却ガスの流れを差向ける装置として、取付けが容易で多
くの部品を必要としない装置を提供することである。

別の目的は、公知のじゃま板を用いた場合よりも、すき
間領域の冷却ガスの流れの静圧を一層急速に回復するこ
とが出来る様にする方法と装置を提供することである。

発明の要約 この発明では、ガス冷却形回転電気礪械又は発電機に対
するじゃま板が、発Ｎｉ１ｌの末端空間領域と寸き間領
域の間でガスの流れを連通させる、少なくと５１つの貫
通ガス流通路を構成する穿孔部材を有する。穿孔部材は
発電機の回転子から隔たっていて、それを弓形に取巻く
ことが好ましく、予定の配列に配置された複数個の貫通
ガス流通路を構成している。ガス流通路は、その中を通
り後１プるガスの合成速度が、発電機の回転子の回転軸
線に対して大体平行な状態から、回転軸線に対して半径
方向外向きに約３０°の角度までになる様に配置するこ
とが出来る。穿孔部材を通るガス流通路の寸法は、じゃ
ま板の下流側で半径方向に拡散した冷却ガスの流れが得
られる様に、じゃま板の中を通る冷却ガスの流れとじゃ
ま板の周りを通る冷却ガスの流れとを調整して最適にす
る様に、予め選ばれる。

更に、ガス冷却形回転電気機械又は発電機に於ける冷却
ガスの流れを制御する方法が、発電機の末端空間領域か
らすき間領域へ冷却ガスの流れを差向け、前記空隙領域
及び末端空間領域の間に、少なくとも１つの貫通ガス流
通路を構成した穿孔手段を配置し、こうして穿孔手段よ
り下流側で半径方向に拡散した冷却ガスの流れが、発電
機の固定子通気ダクトに対する適切な冷却ガスの流れを
保証する様にする工程を含む。冷却ガスは、発電機の回
転子の回転軸線に対して約３０’までの角度で穿孔手段
を出て行く時、半径方向外向きに差向けることが出来る
。

この発明の新規と考えられる特徴は特許請求の範囲に具
体的に記載しであるが、この発明自体の構成、作用及び
その他の目的並びに利点は以下図面について詳しく説明
する所から更によく理解されよう。

発明の詳しい記載 第１図及び第２図について説明すると、回転電気機械又
は発［１１０が固定子３０の中に回転自在に配置された
回転子２０を含む。固定子は回転子２０から隔たってい
て、それを円周方向に取巻いており、適当な気密ケーシ
ング又はハウジング１１が回転子２０及び固定子３０の
両方を封入していて、水素の様な冷却ガスで加圧されて
いる。

明ｔＩＡ書全体にわたり、同じ部分には同じ参照数字を
用いる。回転子２０及び固定子３０の間の円周方向の容
積をすき間領域４０と呼ぶ。回転子２０が回転軸線２５
の周りに回転し、少なくとも１つの軸方向の端にはファ
ン６５が固定されていて一緒に回転する。回転子巻線の
端コイル部分を所望の向きに保つ為に、回転子２０の両
端の上に抑えリング２２が取付けられている。固定子３
０は複数個の積重ね積層板をパッケージ又は群３９に組
立てて形成された鉄心を有する。固定子鉄心の端にある
８４重ね積層板の細部並びにその理由は米国特許第３．
７１４．４７７号に記載されている。

すき間吸収孔２６及びすき間吐出孔２４が回転子２０に
沿って別々の群として軸方向に相隔たっている。これら
の孔の群は、固定子３０にある同様な群と実質的に対応
している。即ち、軸方向に相隔たって、半径方向に伸び
る固定子入口通路又はダクト３４が回転子すき間吸収孔
２６と軸方向に実質的に整合しており、軸方向に相隔た
って半径方向に伸びる固定子出口通路又はダクト３２が
、回転子すき間吐出孔２４と軸方向に実質的に整合して
いる。ハウジング領域１４内で固定子３０より半径方向
外側で入口通路３４に入る冷却ガスは出口通路３２から
吐出される冷却ガスから隔壁１２によって分離されてい
る。隔壁１２が、回転子のファン６５との間で流れる冷
却ガスに対するガス流回路の一部分を構成する。第１図
に示す様に、回転子のファン６５がガス冷却器１７から
のガスを受取り、すき間領１ｉｉ！４０に向かって末端
空間領域６０に軸方向内向きに吐出する。ファン６５か
らの冷却ガスの流れの一部分が抑えリング２２の下方か
ら回転子２０の内部に入り、そこで回転子２０の端コイ
ル領域及び末端巻線を冷却するように作用する。この後
、抑えリング２２の下を流れる冷７ＪＩガスが、少なく
とも一部分は、回転子２０の吐出孔２４から半径方向に
吐出される。

例えば第２図の３９ａ　、３９ｂ　、３９ｃに示す固定
子３０の積層板の群は、典型的には予定数の積層板で構
成されている。積層板の各群は隣りのｌａＢ板の群から
軸方向に隔たっていて、３２ａ。

３２ｂ、３２Ｃに示す様に、半径方向及び円周方向又は
弓形に伸びる固定子冷却剤ダクトを構成し、すき間領域
４０と発電機のハウジング領域１４との間でガスの流れ
が連通ずる様にする。典型的には、軸方向外側の第１の
積層板の群３９ａが複数個の段又は半径方向内向きに増
大するセグメント３３を持っている。これらは半径方向
に縮めた積層板で作ることが出来、末端磁束の漏れの望
ましくない過熱作用を最小限に抑える為に、回転子２０
と固定子３０の間に予定の磁束鎖交通路を作る。

外側スペーサ・ブロック又は固定子末端ブロック３５は
、非磁性鋼で構成してもよく、回転子２０を円周方向に
取巻いていて、積層板の第１の群３９ａと接する。

公知の形では、末端空間領域６０とすき間領域４０の間
の軸方向のガスの流れに対してガスを透過しない輪郭を
持つ密実なじゃま板が、外側スペーサ・ブロック３５に
固定されていて、空隙領域４０に半径方向に人込み、回
転子２０の抑えリング２２から隔たっている。密実なじ
ゃま板は、密実なじゃま板と抑えリング２２の間の半径
方向内側の通路、及び密実なじゃま板と外側スペーサ・
ブロック３５の間の半径方向外側の通路が、ファン６５
からのガスが密実なじゃま板に衝突して、密実なじゃま
板の周りを通る半径方向内側及び半径方向外側の流路に
分割される様にする。冷却ガスの流れは、絞り作用の為
、半径方向内側及び外側の流路を通過する時に加速され
、この結果、前に説明したように様に、密実なじゃま板
の軸方向の直ぐ下流側のすき間領域４０で、静圧の局部
的な低下を生ずる。

第３図について説明すると、この発明のじゃま板７０を
含む固定子３０の末端鉄心領域が拡大図で示されている
。じゃま板７０は貫通の孔又は通路７５を持つ穿孔部材
で構成されていて、末端空間領域６０とすき間領域４０
の間で妨げのないガスの流れの連通が出来る様な少なく
とも１つのガス流通路を作る。じゃま板７０がナツトと
ボルトの様な結合手段１７によってフィンガ又は歯３７
に取付けられる。この歯は、円周方向に予定の間隔であ
って、外側スペーサ・ブロック３５から半径方向内向き
に伸びる。フィンガ３７は外側スペーサ・ブロック３５
と一体であってよい。この代りに、特に冷却ガスがじゃ
ま板７０の半径方向外側の縁の周りを流れることを希望
しない時、フィンガ３７は環状フランジ（図に示してな
い）に置換えることが出来る。じゃま板７０は連続的な
環状部材で形成してもよいし、或いは複数個の弓形セグ
メント（その典型的な１つを第４図に示す）で構成し、
それらが外側スペーサ・ブロック３５に取付けられた時
、環状じゃま板を形成するようにしてもよい。じゃま板
７０を複数個の弓形セグメントで形成することにより、
発電機１０の中に取付けるのが容易になる。じゃま板７
０を連続的な環状部材で形成しても或いは複数個の弓形
部材で形成しても、回転子２０を取外さずに、じゃま板
７０を発電曙１０の中に取付けることが出来る。

じゃま板７０は冷却ガスの流れに伴う圧力による力に耐
えることができる任意の適当な材料で形成することが出
来る。現在好ましいと考えられる実施例では、じゃま板
７０はゼネラル・エレクトリック・カンバニイからチク
ストライドの商品名で入手し得る積層繊維材料の様な非
導電物質で形成される。この材料は、発電機の末端領域
に漂遊磁束が強く集中する為に他の場合に起こり得るじ
ゃま板の誘導加熱を防止する。

第４図に更に明らかに示す様に、じゃま板７０の孔７５
は、作り易くする為、並びにすき間領域４０でじゃま板
７０より下流側で冷却ガスの流れが急速に予定の拡散を
する様に保証する為に、予定の配列として配置すること
が好ましい。じゃま板７０が外側スペーサ・ブロック３
５の本体から隔たって、じゃま板７０の半径方向外側の
縁の上で、フィンガ３７の間に末端空間領１ｉｉ！６０
からすき間領域４０へ伸びる冷却ガス通路を形成するこ
とが示されている。この代りに、じゃま板７０の半径方
向外側の縁を通り越す冷却ガスの流れを禁止する様に外
側スペーサ・ブロック３５に対してじゃま板７０を位置
ぎめすることが出来、じゃま板７０の孔７５の寸法、間
隔及び配置は、じゃま板７０より軸方向下流側で冷却剤
の望ましい流れが得られる様に選ぶことが出来る。

流体力学の研究から、じゃま板を通り越す縮流部の軸方
向の範囲（［１１１ち、冷却ガスの静圧が、じゃま板よ
り軸方向下流側に比較的大きな距離例えばじゃま板の半
径方向の寸法の１０倍の距離の所における冷却ガスの平
均静圧より低い様な、じゃま板より下流側の領域の軸方
向の範囲）は、隣合った流路の間の間隔の大体６倍であ
ること、並びにじゃま板によって発生される合計の絞り
作用が、じゃま板を通り越すのに利用し得る全体のガス
流面積に比例することを証明することが出来る。じやま
板の周りの冷却剤の流れからの冷却ガスが半径方向に拡
散１′ることにより、じゃま板より下流側で静圧が回復
する。この発明では、密実なじゃま板を使う時に利用し
得る全体のガス流面積をじゃま板７０の相隔たる複数個
の孔７５に分配することにより、密実なじゃま板の場合
と同じ圧力降下又は絞り作用を保つ一方で、隣合ったガ
ス流通路７５及びそれから出て来る冷却ガスのジェット
の間の間隔を減少する。この為、平均静圧に回復するの
が孔７５の間の間隔の約６倍であるから、じゃま板７０
を通り越す縮流部の軸方向の範囲が小さくなる。特定の
用途に対する孔７５の寸法及び間隔は、この為、著しい
実験をしなくても、当業者が容易に決定することが出来
る。

孔７５の寸法及び間隔は、孔７５を通る冷却ガスの流れ
が半径方向内側の縁の周りを通る冷却ガス流れと協働し
、且つそれがある場合は、じゃま板７０の半径外側の縁
の周りを通る冷却ガスの流れとも協働して、じゃま板７
０より下流側のすき間領ｂＡ４０に実質的に拡散した流
れを作る様に選ぶべきである。孔７５の出口直径又は流
れの面積を増加し、こうして孔７５から出て来る冷却ガ
スの分散を増加することなく、じゃま板７０の孔７５を
通るガス流を増加する為、面取り又は口形形成７７等に
より、孔７５の入力側の縁を増大することが出来る。

第３図及び第４図に示す様に、孔７５は実質的に円筒形
であってよく、その縦軸線は回転子２０の回転軸線２５
（第１図）と略平行である。隣合った孔７５の中心間間
隔を対称的にして、じゃま板７０から出て来る円周方向
に広がる一様な予定の冷却ガスの流れパターンが得られ
る様にすることが好ましい。円筒形の孔７５を図面に示
しであるが、じゃま板７０の軸方向の下流側で、冷却剤
の所望の流れの分布を達成する為に、すき間領域４０で
冷却ガスの流れの急速な半径方向の拡散を設定すること
と両立する様な任意の形を孔７５に持たせることが出来
る。

配列として配置した時、孔７５の中心は円上に配置する
のが便利である。更に、複数個の半径方向に相隔たる又
は同心の円を用いて孔７５を位置きめし、複数個の円周
方向に伸びる列の孔７５が得られる様にする。好ましい
実施例では、円上に配置された隣合った円筒形の孔７５
の中心の間の弦間隔は、孔７５の直径の２倍である。こ
の為、孔７５の直径が例えば１０／３２吋であって、弦
間隔が２０／３２吋であってよい。更に、孔７５の中心
を位置きめする為の隣合った同心円は、上に述べた例で
は、孔の直径、即ち、１０／３２吋に等しい距離だけ、
半径方向に隔たることが好ましい。更に、第４図にはっ
きりと示す様に、中心位置ぎめ円上の孔７５の中心は、
隣合った中心位置きめ円上の孔の中心と互い違い又は円
周方向でその中間に配置することが出来る。孔７５を位
置ぎめする為の円の中心は回転子２０の回転軸線２５（
第１図）であってよい。

第５図及び第６図には、更に好ましいこの発明のじゃま
板８０を含む固定子２０の末端鉄心領域が拡大図で示さ
れている。じゃま板８０は、その中を通る孔又は通路８
５の向きを除けば、じゃま板７０と略同様であり、じゃ
ま板７０について前に述べた組成、製造並びに配置に関
することは、じゃま板８０にもそのまま成立する。じゃ
ま板８０の内面によって構成された孔８５は、冷却ガス
が末端空間領域６０からすき間領１＊４０へとその中を
通過する時、ガスの流れに対して半径方向外向きの成分
を持たせる様に配置されている。孔８５は略円筒形であ
ってよく、縦軸線が基準線８４に対して角度８２をなす
様にじゃま板８０内に配置されている。基準線８４は回
転子２０の回転軸１２５（第１図）と略平行である。じ
ゃま板８０を作り易くする為、基準線８４はじゃま板８
０の而８１又は面８３に対して略垂直にしてもよい。

これは、面８１．８３が全般的に平坦で平行であって、
それに当たる冷却ガスに望ましくないガス流成分を加え
ることを避ける様になっているからである。更に、フィ
ンガ３７の上流側の面は全体的に平坦にして半径方向に
伸びる様にし、じゃま板８０をそれに固定した時、じゃ
ま板８０がすき間領域４０と末端空間領域６０の間に略
半径方向に配置される様にすべきである。円筒形の孔８
５を図面に示したが、じゃま板８０より軸方向下流側で
、冷却剤の所望の流れの分布を達成する為に、すき間領
域４０に於ける冷却ガスの流れの急速な半径方、向の拡
散を設定するのに見合った任意の形を孔８５に持たせる
ことが出来る。面取り又は皿形形成部８７等により、孔
８５の入力側の縁を増大することが出来る。

この発明に従って末端空間領域６０から穿孔じゃま板７
０（第３図）及び８０を通り越してすき間領域４０へ流
れる冷却ガスを模擬する為に水を用いた試験装置により
、略軸方向の向きを持つ孔７５が、密実なじゃま板を使
った時に得られる冷却ガスの流れに比べて、固定子ダク
ト、特に出口ダクト３２ａ　、３２ｂを通る冷却ガスの
流れを改善することが判った。更に、孔８５を通過する
冷部ガスに半径方向外向きの流速成分を持たせ、こうし
て、孔８５を出て行く冷却ガスの合成速度（即ち、軸方
向及び半径方向の速度成分のベクトル和）が半径方向外
向きを持つ様にする為に、角度８２を約３０°に増加す
ることにより、固定子ダクト、特に出口ダクト３２ａ　
、３２ｂを通る冷却ガスの流れが増加することも判った
。然し、角度８２は、じゃま板８０の半径方向の一番外
側の孔８５（即ち、第６図の上側の列の孔８５）が固定
子の積層板の群３９ａの段形積層板３３に冷却ガス又は
ジェットを差向ける様な角度を越えて増加してはならな
い。この拘束を理解する助けとして、半径方向で一番外
側の孔８５の出口の半径方向の一番外側の縁と、軸方向
に一番下流側の積層板の段３３と固定子の積層板の群３
９ａの半径方向で一番内側の部分の半径方向内側の面３
８との交点の間に基準線８６を示しである。じゃま板８
０の孔８５を出て行く冷却ガスが、基準線８６の上流側
又は軸方向及び半径方向に外側の領域に入ってはならな
い。冷却ガスが段３３に差向けられるのを避けるのが望
ましい為、一般的に孔８５は、じゃま板７０の孔７５程
、じゃま板８０上で半径方向外向きに広がらない。

全ての孔７５又は８５が、回転子２０の回転軸線２５（
第１図）に対して同じ向きに、それから出て行く冷却ガ
スを差向けることは必要ではないが、孔７５又は８５を
出て行く時の冷却ガスに加えられる全体の冷却ガスの流
量及び方向を、夫々じゃま板７０．８０の半径方向内側
（並びに存在する場合は外側）の縁の周りを通る全体の
冷却ガスの流量及び冷却ガスの方向に対して調整して、
じゃま板７０又は８０より下流側のすき間領域４０で、
冷却ガスの流れの急速な半径方向の拡散が確実に起こる
様にし、こうして公知のじゃま板に比べて、冷却ガスの
静圧の回復が一層速くなる様にすることが必要である。

更に、じゃま板７０（第３図）は回転子２０の回転軸線
２５（第１図）に対して、孔７５が回転軸線２５に対し
て半径方向外向きに冷却ガスを差向ける様な角度（図に
示してない）に配置することが出来る。即ち、じゃま板
７０の半径方向内側部分がじゃま板７０の半径方向外側
部分よりも軸方向に一層下流側にじゃま板７０を配置す
る（即ち、じゃま板７０は円錐台と同様にすることが出
来る）。それに応じて、フィンガ３７（第３図）又は７
ランジ（図に示してない）を変更して、じゃま板７０の
適切な支持が得られる様にする。

以上、回転電気機械の固定子通気ダクト、特に固定子末
端鉄心領域に配置されるダクトに適切な冷却ガスの流れ
が確実に通される様にする方法と装置を図示し且つ説明
した。この方法と装置は、回転子を取外さずに冷却ガス
の流れを制御することが出来る様にし、この装置は取付
けが容易であって、多くの部品を必要としない。更に、
この方法と装置は公知のじゃま板に比べて、冷却ガスの
静圧を一層速く回復する。

例としてこの発明の成る好ましい特徴だけを説明したが
、当業者には色々な変更が考えられよう。

特許請求の範囲は、この発明の範囲内で考えられるこの
様な全ての変更を包括するものであることを承知された
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるガス冷却形回転電気機械の一部
分を部分的に断面で示した側面図、第２図は第１図の機
械の末端部分の一部分を断面で示した拡大側面図、第３
図は第２図の機械の固定子末端鉄心領域の拡大側面図で
、この発明の１実施例のじゃま板を示している。第４図
は第３図の機械を第３図の線４−４の矢印の方向に見た
部分的な縦断面図、第５図はこの発明の別の実施例のじ
ゃま板を取入れた第２図の機械の固定子末端鉄心領域の
拡大側面図、第６図は第５図の機械を第５図の線６−６
の矢印の方向に見た部分的な縦断面図である。 主な符号の説明 ２０：回転子 ３０：固定子 ３２．３４：ダクト ４０：すき間領域 ６０：末端空間領域 ７０：じゃま板 ７５：孔 図面の浄書゛、占言にス更なし） 昭和　　年　　月　　日 特許庁長官　　宇　賀　道　部　　殿 １、事件の表示 昭和６０年特許願第２３１４９４号 ２）発明の名称 冷却ガスの流れを制御する方法とじゃま阪３、補正をす
る者 事件との関係　　　　　　　特許出願人任　所　　アメ
リカ合衆国、１２３０５、ニューヨーク州、スケネクタ
デイ、リバーロード、１番 名　称　　ゼネラル・エレクトリンク・カンパニイ４、
代理人 住　所　　〒１０７東京都港区赤坂１丁目１４番１４号
第３５興和ビル　４階 日本ゼネラル・エレクトリック株式会社・極東特許部内
昭和６１年１月８日（発送［：］：昭和６１年１月２８
日）６、補正の対象 図面 ７、補正の内容 願書に最初に添付した図面の浄書（内容に変更ない８、
添付書類の目録

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）回転子及びこの回転子を円周方向に取囲んでそれか
   ら隔たっていて、その間にすき間領域を形成する固定子
   を持っていて、該固定子が前記すき間領域とガスの流れ
   が連通する固定子通気ダクトを持つ様なガス冷却形回転
   電気機械に於ける冷却ガスの流れを制御する方法に於て
   、機械の末端空間領域から前記すき間領域へ冷却ガスの
   流れを差向け、穿孔手段を前記すき間領域及び前記末端
   空間領域の間に配置することにより、冷却ガスの流れに
   対して前記穿孔手段が固定子通気ダクトの上流側に配置
   される様にし、前記穿孔手段は少なくとも１つの貫通ガ
   ス流通路を構成しており、該少なくとも１つの貫通ガス
   流通路は前記末端空間領域と前記すき間領域の間でガス
   の流れを連通させ、この為、前記穿孔手段の下流側で冷
   却ガスの流れが急速に半径方向に拡散することによって
   、前記固定子通気ダクトに対する適切な冷却ガスの流れ
   が保証される様にする工程を含む方法。 ２）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記少
   なくとも１つのガス流通路を通過する冷却ガスに対して
   半径方向外向きの流れの速度成分を持たせる様に前記少
   なくとも１つのガス流通路を配置することを含む方法。 ３）特許請求の範囲２）に記載した方法に於て、前記少
   なくとも１つのガス流通路を通過する冷却ガスの合成出
   力速度の方向が回転子の回転軸線に対して０°より大き
   く約３０°までである方法。 ４）特許請求の範囲２）に記載した方法に於て、前記固
   定子が段つき積層板を持つ予定数の積層板の１群を含ん
   でおり、更に、前記少なくとも１つのガス流通路を配置
   する工程が、前記少なくとも１つのガス流通路を通過す
   る冷却ガスが段つき積層板に衝突することを確実に避け
   る様に、前記少なくとも１つのガス流通路を出て行く冷
   却ガスを差向けることを含む方法。 ５）特許請求の範囲１）に記載した方法に於て、前記穿
   孔手段が複数個の貫通ガス流通路を構成している方法。 ６）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、前記複
   数個のガス流通路を予定の配列に配置することを含む方
   法。 ７）特許請求の範囲５）に記載した方法に於て、前記穿
   孔手段を前記回転子から隔てて配置して、前記末端空間
   領域及び前記すき間領域の間に第１のガス連通通路を形
   成し、前記穿孔手段より下流側のすき間領域に於ける実
   質的に拡散した冷却ガスの流れを保証する様に、前記複
   数個のガス流通路の寸法及び前記第１のガス連通通路の
   寸法を調整する工程を更に含む方法。 ８）特許請求の範囲７）に記載した方法に於て、前記穿
   孔手段を固定子から隔てて配置して、前記末端空間領域
   及び前記すき間領域の間に第２のガス連通通路を形成し
   、前記調整する工程が、前記穿孔手段の直ぐ下流側のす
   き間領域に於ける実質的に拡散した冷却ガスの流れを保
   証する様に、前記第２のガス連通通路の寸法を調整する
   ことを含む方法。 ９）回転子、該回転子から隔たってそれを円周方向に取
   巻いてその間にすき間領域を形成する固定子、末端空間
   領域を介して前記すき間領域に冷却ガスの流れを送出す
   手段、及び前記すき間領域とガスの流れが連通する入口
   を持つ前記固定子に設けられた固定子通気ダクトを有す
   るガス冷却形回転電気機械に用いるじゃま板に於て、少
   なくとも１つの貫通ガス流通路を構成する穿孔手段を有
   し、該穿孔手段は前記末端空間領域と前記すき間領域の
   間でガスの流れを連通させ、更に、前記穿孔手段に結合
   されていて該穿孔手段を前記末端空間領域及び前記すき
   間領域の間に固定する支持手段を有するじゃま板。 １０）特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   前記穿孔手段が前記回転子から隔たってそれを円周方向
   に取巻く環状部材を含んでいるじゃま板。 １１）特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   前記少なくとも１つのガス流通路の出力が、前記少なく
   とも１つのガス流通路を通る冷却ガスに対して、前記回
   転子の回転軸線と略平行な合成ガス流速度を持たせるよ
   うに配置されているじゃま板。 １２）特許請求の範囲１１）に記載したじゃま板に於て
   、前記少なくとも１つのガス流通路が円筒形であり、該
   円筒の縦軸線が前記回転子の回転軸線と略平行であるじ
   ゃま板。 １３）特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   前記少なくとも１つのガス流通路の出力が、該少なくと
   も１つのガス流通路を通る冷却ガスに半径方向外向きの
   ガス流速度成分を持たせる様に配置されているじゃま板
   。 １４）特許請求の範囲１３）に記載したじゃま板に於て
   、前記少なくとも１つのガス流通路が円筒形であり、該
   円筒の縦軸線が前記回転子の回転軸線に対し、０°より
   大きな半径方向外向きの角度をなす様に配置されている
   じゃま板。 １５）特許請求の範囲１３）に記載したじゃま板に於て
   、更に前記少なくとも１つのガス流通路の出力が、該少
   なくとも１つのガス流通路を通る冷却ガスに対して、前
   記回転子の回転軸線に対して約３０°までの合成ガス流
   速度を持たせる様に配置されているじゃま板。 １６）特許請求の範囲１４）に記載したじゃま板に於て
   、前記円筒の縦軸線が更に前記回転子の回転軸線に対し
   て約３０°未満の半径方向外向きの角度をなす様に配置
   されているじゃま板。 １７）特許請求の範囲１３）に記載したじゃま板に於て
   、前記固定子が段つき積層板を持つ予定数の積層板の１
   群を含んでおり、更に、前記少なくとも１つのガス流通
   路の出力が、該少なくとも１つのガス流通路を出て行く
   ガスが段つき積層板に衝突するのを避ける様に、前記少
   なくとも１つのガス流通路を通過する冷却ガスを差向け
   ることを保証するように配置されているじゃま板。 １８）特許請求の範囲１７）に記載したじゃま板に於て
   、前記少なくとも１つのガス流通路が円筒形であり、該
   円筒の縦軸線の延長が前記段つき積層板より軸方向下流
   側で前記固定子と交差するじゃま板。 １９）特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   該じゃま板が非導電材料で形成されているじゃま板。 ２０）特許請求の範囲１９）に記載したじゃま板に於て
   、前記非導電材料が積層繊維材料であるじゃま板。 ２１）特許請求の範囲１０）に記載したじゃま板に於て
   、前記環状部材が取付け易くする為に、複数個の弓形セ
   グメントで形成されているじゃま板。 ２２）特許請求の範囲９）に記載したじゃま板に於て、
   前記少なくとも１つのガス流通路が入口及び出口を持ち
   、該入口が出口よりもガス流の面積が一層大きいじゃま
   板。 ２３）特許請求の範囲１０）に記載したじゃま板に於て
   、前記穿孔手段が通り抜けの複数個のガス流通路を構成
   しているじゃま板。 ２４）特許請求の範囲２３）に記載したじゃま板に於て
   、前記複数個のガス流通路が予定の配列に配置されてい
   るじゃま板。 ２５）特許請求の範囲２４）に記載したじゃま板に於て
   、前記複数個のガス流通路の各中心がじゃま板と交差す
   る円上にあるじゃま板。 ２６）特許請求の範囲２４）に記載したじゃま板に於て
   、前記複数個のガス流通路の中心のそれぞれ第１及び第
   ２の部分が、前記じゃま板と交差する同心の第１及び第
   ２の円上に配置されているじゃま板。 ２７）特許請求の範囲２５）に記載したじゃま板に於て
   、前記複数個のガス流通路が円筒形であるじゃま板。 ２８）特許請求の範囲２３）に記載したじゃま板に於て
   、該じゃま板が回転子から隔たっていて、前記末端空間
   領域及び前記すき間領域の間に第１のガス連通通路を構
   成し、該第１のガス連通通路は前記回転子及びじゃま板
   の間に配置されており、前記複数個のガス流通路及び前
   記第１のガス連通通路を通る冷却ガスの流れの合計面積
   の寸法が、じゃま板の下流側で実質的に拡散した冷却ガ
   スの流れを保証する様に予め選ばれているじゃま板。 ２９）特許請求の範囲２８）に記載したじゃま板に於て
   、該じゃま板が前記固定子から一層遠く隔たっていて、
   前記末端空間領域及び前記すき間領域の間に第２のガス
   連通通路を構成し、該第２のガス連通通路がじゃま板と
   固定子の間に配置され、前記第２のガス連通通路の寸法
   はじゃま板の下流側で実質的に拡散した冷却ガスの流れ
   を保証する様に予め選ばれているじゃま板。 ３０）回転自在に取付けられた回転子から隔たってそれ
   を円周方向に取囲んでその間にすき間領域を形成する固
   定子、末端空間領域、及び該末端空間領域からの冷却ガ
   スを前記すき間領域に送出すファン手段を持つ回転電気
   機械に於ける冷却ガスの流れを制御する為のじゃま板に
   於て、複数個の貫通ガス流通路を構成していて、前記末
   端空間領域及び前記すき間領域の間でガスの流れを連通
   させる穿孔手段と、該穿孔手段に結合されていて、該穿
   孔手段を前記末端空間領域及び前記すき間領域の間で固
   定する支持手段とを有するじゃま板。 ３１）特許請求の範囲３０）に記載したじゃま板に於て
   、前記穿孔手段が環状部材を含むじゃま板。 ３２）特許請求の範囲３１）に記載したじゃま板に於て
   、前記環状部材が取付け易くする為に複数個の弓形セグ
   メントで形成されているじゃま板。 ３３）特許請求の範囲３０）に記載したじゃま板に於て
   、前記複数個のガス流通路の内の少なくとも１つが入口
   及び出口を持ち、入口が出口よりも一層大きいなガス流
   の面積を持っているじゃま板。 ３４）特許請求の範囲３０）に記載したじゃま板に於て
   、前記複数個のガス流通路が予定の配列に配置されてい
   るじゃま板。 ３５）特許請求の範囲３１）に記載したじゃま板に於て
   、前記複数個のガス流通路が予定の配列に配置されてい
   るじゃま板。 ３６）特許請求の範囲３０）に記載したじゃま板に於て
   、前記複数個のガス流通路が円筒形であるじゃま板。 ３７）特許請求の範囲３０）に記載したじゃま板に於て
   、該じゃま板が非導電材料で形成されているじゃま板。