JPH083171Y2 - 回転電機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、回転電機に関し、とりわけ、通風冷却手
段を備え火力発電所や原子力発電所で使用される大容量
発電機のような回転電機に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図〜第８図は従来の大容量タービン発電機であ
り、第４図において、フレーム（１）に設けたフレーム
（１）の補強板（２）に通風穴（３）が形成されてい
る。フレーム（１）内には通風管（４），（５）が設け
られている。固定子鉄心（10）には、固定子鉄心（10）
の半径方向の通風路となるダクト（11a），（11b），
（11c）が設けられている。また、固定子鉄心（10）の
内周には、バリヤ（12a），（12b），（12c）が設けら
れている。固定子コイル（13）は固定子鉄心（10）に巻
回されている。フレーム（１）内の端部には冷却器（2
0）が設けられている。回転子（100）は、軸受ブラケツ
ト（31a），（31c）および（31b），（31d）にそれぞれ
保持された軸受（30a）および（30b）に支承されてい
る。固定子鉄心（10）と回転子（100）の間には空隙（4
0a），（40b）および（40c）が形成されている。回転子
（100）には回転子コイル（110a），（110b）および（1
10c）が巻回されている。保持環（101a），（101b）は
回転子コイルの端部を保持している。回転子（100）の
外周にはバツフルリング（102a），（102b）および（10
2c）が設けられている。冷却器（20）の内側にはフアン
（120）が配設されている。

回転子（100）は原動機であるタービン（図示せず）
に直結される。

第５図は固定子鉄心（10）より内側の横断面を示し、
固定子コイル（13）は固定子ウエツジ（14）により、固
定子鉄心（10）に保持されている。

第６図は回転子コイル（110）内の通風構造を示し、
回転子コイル（110）には、半径方向通風穴（111）と軸
方向通風穴（112）が設けられている。

第７図は回転子コイル内の通風系統を示し、回転子コ
イルは冷却ガスの流れによつて（110a），（110b），
（110c）および（110d）の４区分に分かれている。

次に、以上のような大容量タービン発電機の通風冷却
について説明する。大容量タービン発電機の冷却媒体に
は冷却効果の優れた水および水素ガスを使用するのが一
般的であり、フレーム（１）は水素ガスの密閉容器も兼
ねている。

フレーム（１）内の水素ガスはフアン（120）によつ
て循環する。フアン（120）は発電機が運転している
間、必ず水素ガスを循環させるために、回転子（100）
上に装着するのが一般的である。

第８図は発電機内の水素ガスの流れを示しており、フ
アン（120）から送出された水素ガスは冷却器（20）に
よつて冷却された後４つの流れに分かれる。

第１の流れはフアン（120）の下を通つて保持環（101
a）の下に入り、半径方向通風穴（111a）から回転子コ
イル（110a）内の軸方向通風穴（112）を流れて回転子
コイルを冷却後、半径方向通風穴（111b）から空隙（40
a）へ放出される。

第２の流れと第３の流れは通風穴（３）を通つて固定
子鉄心（10）の背部に導かれる。第２の流れはダクト
（11a）を半径方向内側へ流れて、固定子鉄心（10）を
冷却後、空隙（40a）に排出される。第３の流れはダク
ト（11b）を半径方向内側へ流れて固定子鉄心（10）を
冷却後、空隙（40b）に排出され、空隙（40b）から、半
径方向通風穴（111c）を経て回転子コイル（110b），
（110c）内の軸方向通風穴を流れて回転子コイルを冷却
後、半径方向通風穴（111b），（111d）から空隙（40
a），（40c）に排出されるが、一部はバツフルリング
（102a），（102b）とバリヤ（12a），（12b）の隙間か
ら空隙（40a），（40c）に漏れ込む。

第４の流れは通風管（４）によつてフアン（120）の
反対側へ導かれて保持環（101b）の下に入り、半径方向
通風穴（111e）から回転子コイル（110d）内の軸方向通
風穴を流れて回転子コイルを冷却後、半径方向通風穴
（111d）から空隙（40c）へ放出されるが、一部がバツ
フルリング（102c）とバリヤ（12c）の隙間から空隙（4
0c）へ漏れ込む。

以上のようにして、４つの流れは空隙（40a）と（40
c）に集められる。空隙（40a）に集まつた水素ガスは、
空隙内を軸方向に流れてフアン（120）の吸込側に戻
る。空隙（40c）に集まつた水素ガスは、ダクト（11c）
を半径方向外側に流れて固定子鉄心（10）を冷却後、固
定子鉄心（10）の外周に出る。その後、通風管（５）を
経て、フアン（120）の吸込側に戻る。

なお、固定子コイル（13）は水によつて冷却される
が、通水路の構造はこの考案と関係ないので説明を省略
する。

次に、フアン（120）は回転子（100）上に装着されて
いるので、フアン（120）はタービン（図示せず）によ
つて駆動されていることになる。すなわち、タービンか
ら回転子に伝達される動力のうち、フアン（120）の動
力分は電気出力に変換されることなく消費されてしま
う。従つて、タービンから伝達される動力を効率よく電
気出力に変換するためには、フアン（120）の動力をで
きるだけ減らす必要がある。フアン（120）の動力は循
環する水素ガスの流量に比例するので、フアン（120）
の動力を低減するためには、循環する水素ガスの流量を
減らす必要がある。

循環する水素ガスの流量のうち、回転子コイル（110
a）〜（110d）や固定子鉄心（10）を冷却するための流
量は、コイル導体や鉄心の温度を制限値内に抑えるため
に必要風量が決まつているので、循環風量を低減するた
めには、バツルフルリング（102a）〜（102c）とバリヤ
（12a）〜（12c）の隙間から漏れる風量を減らす必要が
ある。このように漏れ風量を低減するためには、バツフ
ルリングとバリヤの隙間を小さくすればよいのだが、こ
れは次のような制限がある。

（ｉ） 運転中の回転子（100）の振動によつて、バツ
フルリングとバリヤが接触しないこと。

（ii） 発電機の分解・組立時に回転子（100）を軸方
向に引抜き、あるいは挿入するが、その際にバツフルリ
ング（102a）・・とバリヤ（12a）・・が接触しないこ
と。

通常、回転子（100）は単体で振動調整し、振動が小
さいことを確認してから組立てるため、引抜きあるいは
挿入作業時の接触防止が、バツフルリングとバリヤの隙
間の制限原因となる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

以上のような従来の回転電機では、バリヤ（12a）〜
（12c）は固定子鉄心（10）の内周に固定されている
が、この固定手段が適切でないためにバリヤが固定鉄心
から外れると、バリヤが回転子（100）に接触して破損
したり、バリヤと固定子鉄心との間に大きな隙間が生じ
ることにより回転子コイル（110a）〜（110d）や固定子
鉄心（10）の冷却に支障をきたし、回転子コイルや固定
子鉄心の温度が制限値を越える危険性があるという問題
点があつた。

この考案はかかる問題点を解決するためになされたも
ので、バリヤを固定子鉄心の内周に堅固に固定すること
によりバリヤの破損を防止し、かつ、回転子コイルや固
定子鉄心を充分に冷却できる回転電機を得ることを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案に係る回転電機では、バリヤを取付ける固定
子ウエッジの部位に凹溝が形成されているとともに、バ
リヤは縛り紐により固定子ウエッジ側に押圧されて固定
されている。

〔作用〕

この考案においては、風圧や固定子鉄心の振動により
バリヤに外力が加わつても、バリヤが固定子ウエツジの
凹溝により軸方向の力に対し拘束されているので、バリ
ヤの脱落を防止することができる。また、バリヤは縛り
紐により固定子ウエッジ側に押圧されて固定されている
ので、固定子ウエッジに対するバリヤのガタツキを阻止
することができる。

〔実施例〕

第１図〜第３図はこの考案の一実施例を示し、バリヤ
（12）は断面形状がＴ字型をしておりガラス基材と熱硬
化性樹脂とで形成されている。バリヤ（12）の厚さがう
すい部分には半径方向に各１対の貫通穴（12g）が設け
られている。固定子ウエツジ（14）は概略台形をしてお
り、熱硬化性樹脂積層板からなつている。ウエツジ（1
4）の両側部にはバリヤ（12）に設けられている貫通穴
（12g）に連通するように切欠き（14a）が設けられてい
る。また、ウエツジ（14）のバリヤ（12）取付け面に
は、バリヤ（12）が係着する凹溝（14b）が形成されて
いる。バリヤ（12）に設けられた貫通穴（12g）と固定
子ウエツジ（14）に設けられた切欠き（14a）とに縛り
紐（15）を通してバリヤ（12）を固定子ウエツジ（14）
に堅固に縛りつけている。縛り紐（15）はガラス基材か
らなつている。

凹溝（14b）の深さは、2mm以上とすることが望まし
い。

以上のように構成により、バリヤ（12）の紐縛りが仮
にゆるんでもバリヤ（12）が風圧や振動等により軸方向
に移動しようとすると、固定子ウエツジ（14）の凹溝
（14a）により移動が妨げられる。

なお、以上の説明では、この考案をタービン発電機に
適用した場合を例に挙げて説明したが、電動機，水車発
電機，同期調相機等の回転電機に適用しても同様の効果
が得られることはいうまでもない。また、バツフルリン
グとバリヤが３個づつの場合を例にあげて説明したが、
これらの個数は３個以外でもよいこともいうまでもな
い。

〔考案の効果〕

以上のように、この考案によれば、固定子ウエツジの
バリヤを取付ける部分に凹溝を設け、かつ縛り紐により
バリヤを固定子ウエッジ側に押圧して固定したので、風
圧や振動等によりバリヤが軸方向に移動して脱落した
り、バリヤの固定子ウエッジに対するガタツキを阻止す
ることができ、バリヤ、固定子ウエッジの破損と、回転
子コイルや固定子鉄心の温度が制限値を越えることとを
防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の要部斜視図、第２図およ
び第３図はそれぞれ第１図のものの一部斜視図である。 第４図〜第８図は従来の回転電機を示し、第４図は縦断
面図、第５図は一部横断面図、第６図は一部斜視図、第
７図は通風系統の一部縦断面図、第８図は冷媒の流れを
示す縦断面図である。 （10）……固定子鉄心、（12）……バリヤ、（12g）…
…貫通穴、（13）……固定子コイル、（100）……回転
子、（102a）〜（102c）……バツフルリング、（110a）
〜（110d）……回転子コイル、（14）……固定子ウエツ
ジ、（14a）……切欠き、（14b）……凹溝、（15）……
縛り紐。 なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】円筒状の固定子鉄心と、この固定子鉄心内
   に巻線された固定子コイルと、この固定子コイルを前記
   固定子鉄心内に保持するための固定子ウエッジと、前記
   固定子鉄心の内周面に軸方向に間隔をおいて装着された
   バリヤと、前記固定子鉄心内に挿入され回転子コイルを
   巻線された円筒状の回転子と、この回転子の外周面に前
   記バリヤの内周面と間隔を保ちつつ前記バリヤの内周面
   と対向するように装着されたバッフルリングとを備えた
   回転電機において、前記バリヤを取付ける固定子ウエッ
   ジの部位に凹溝が形成されているとともに、前記バリヤ
   は縛り紐により前記固定子ウエッジ側に押圧されて固定
   されていることを特徴とする回転電機。