JPH05161307A - ブラシレス回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分冷却され且つ戻りガスとの圧力差の十分
ある給気ガスを励磁機に導くことにより、自身でファン
を持たないコンパクトな励磁機を更に大容量の回転電機
に適用可能としたブラシレス回転電機を実現する。 【構成】 回転子軸（１）中心に中心孔銅帯（７）挿入
用中心孔（５）を有する回転電機本体と、回転電機本体
の軸端に直結された回転電機子（8b）を有する励磁機
（８）とを備えたブラシレス回転電機において、回転電
機本体のロータファンの高圧側軸表面と前記中心孔
（５）とを連通する連通穴（12）と、連通穴（12）から
中心孔（５）の一部分を通して励磁機（８）内に開口す
る給気隙間（13）と、励磁機内から前記ロータファンの
低圧側へ開口させて設けた排気風導（16）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転電機本体の軸端に直
結された回転電機子を有する励磁機の冷却を改良したブ
ラシレス回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にタービン発電機等の大容量の回転
電機本体には機内冷却の為、冷却器及び回転子に取り付
けられたロータファンが設けられており、ロータファン
により加圧された冷却ガスが、鉄心及び巻線等を冷却
し、それにより冷却ガスが加熱され、冷却器に導かれ冷
却され、ロータファンに戻る、という通風経路を構成し
ている。

【０００３】また、上記回転電機本体の励磁装置として
回転電機本体の軸端に直結される励磁機においても、回
転電機本体と同様に冷却器・ロータファンを設け、回転
電機本体とは独立した通風経路を有するのが一般的であ
った。

【０００４】近年、励磁機のコンパクト化に対する社会
的要求に応えるため、励磁機にファンを設けず、前記回
転電機本体の冷却ガスの一部を分流し、励磁機の冷却に
供した後、回転電機本体のロ―タファンの低圧側に戻す
という通風方式が指向されようとしている。

【０００５】その具体例としては以下の２種類の通風手
段が考案されている。

【０００６】即ち、第一の手段としては図５に示す如
く、回転電機本体冷却器（10）出口の冷却された冷却ガ
スを励磁機（８）に導き、励磁機の冷却に供した後、回
転電機本体のロータファン（４）入口である低圧側に戻
すものである。

【０００７】また第二の手段としては、図６に示す如
く、ロータファン（４）出口である高圧側の加圧された
冷却ガスを励磁機（８）に導き、励磁機の冷却に供した
後、発電機ロータファン（４）入口に戻すものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、励磁機を含
め、回転電機の通風冷却上からは、給気ガスは十分冷却
されていること、かつ給気ガスは戻りガスに対して十分
圧力が高いこと、が必要とされることはいうまでもな
い。

【０００９】前述の第一の手段では、励磁機給気ガスと
して回転電機本体冷却器（10）出口ガスを使用している
が、これは温度は十分冷却されているものの、給気ガス
をロータファン（４）入口側から導き、戻りガスを同じ
くロータファン（４）入口側に戻しているため、給気ガ
スと戻りガスの圧力差はほとんど無く、従って励磁機
（８）に導かれる風量はあまり多くとることができない
という欠点があった。

【００１０】また第二の手段では、励磁機給気ガスをロ
ータファン（４）出口側より導き、戻りガスをロータフ
ァン（４）入口側に戻しているため、給気ガスと戻りガ
スの圧力差は十分といえるが、一方、給気ガスを隔板
（15）の外径部に設けた通風管（14）を通し、ロータフ
ァン（４）出口側から導いているため、図６に示す如
く、給気ガスは回転電機本体の固定子巻線端部（９）等
を冷却することにより、加熱されており、従って、励磁
機（８）に導かれる給気ガスは温度がすでに高くなって
いるという欠点があった。ここで、通風管（14）を隔板
（15）の内径側に設けることが考えられるが、実際には
スペース上の制約により防風板（11）に設けることとな
り、これは回転電機の分解組立の際の防風板（11）の分
解組立に支障がないよう、複雑な構造となり、現実的な
構造とはなり得ない。

【００１１】この様に、上記第一及び第二の手段では、
十分冷却され且つ戻りガスとの圧力差の十分ある給気ガ
スを励磁機に導くことが難しく、従って、このタイプの
励磁機、即ち、回転電機本体の冷却ガスの一部を分流す
ることによりコンパクト化を図った励磁機の使用範囲は
容量の小さなものに限定されていた。

【００１２】そこで、本発明では、温度・圧力とも損な
うことなく、十分冷却され且つ戻りガスとの圧力差の十
分ある給気ガスを励磁機に導くことにより、自身でファ
ンを持たないコンパクトな励磁機を更に大容量の回転電
機に適用可能としたブラシレス回転電機を提供すること
を目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における第一の手段としては、回転子軸中心
に中心孔銅帯挿入用中心孔を有する回転電機本体と、回
転電機本体の軸端に直結された回転電機子を有する励磁
機とを備えたブラシレス回転電機において、回転電機本
体のロータファンの高圧側軸表面と前記中心孔とを連通
する連通穴と、連通穴から中心孔の一部分を通して励磁
機内に開口する給気隙間と、励磁機内から前記ロータフ
ァンの低圧側へ開口させて設けた排気風導とを備える。

【００１４】また第二の手段としては、回転電機本体
と、回転電機本体の軸端に直結された回転電機子を有す
る励磁機とを備えたブラシレス回転電機において、回転
電機本体のロータファン高圧側の高圧室から励磁機内に
開口させた通風管と、通風管に設けた励磁機冷却器と、
励磁機内から前記ロータファンの低圧側へ開口させて設
けた排気風導とを備える。

【００１５】

【作用】上記第一の手段のような構成によれば、回転電
機本体冷却器により冷却され、ロータファンにより加圧
された冷却ガスが、固定子巻線端部の冷却により加熱さ
れることなく連通穴から中心孔の給気隙間を通り、励磁
機を冷却した後、回転電機本体冷却器からの冷却ガスと
合流して、ロータファンの低圧側に導かれる。

【００１６】また、第二の手段によれば、固定子コイル
を冷却して若干昇温した冷却ガスは励磁機冷却器を通っ
て冷却された後励磁機を冷却し、ロータファンの低圧側
に導かれる。

【００１７】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の第１の実施例に
ついて図１および図２を参照して説明する。

【００１８】この実施例１では図１に示される様に、中
心孔（５）に連通する半径方向の連通穴（12）を回転電
機本体のロータファン（４）のボス（６）の機内側とエ
ンドリング支え（３）との間に、回転子ポール線上に各
一本設ける。軸方向の位置はバランス上、同位置とす
る。中心孔（５）の中に位置する中心孔銅帯（７）の頂
部、即ち前記連通穴（12）と対向する位置を図２の如く
切り欠き、中心孔（５）との間に給気隙間（13）を設け
る。この給気隙間（13）は前記連通穴（12）と同程度の
断面積として、軸方向は端部まで設け、励磁機（８）内
に開口する。励磁機（８）は固定電極（8a）と、回転電
機子（8b）と、図示しない回転整流器を有する。尚
（９）は巻線端部、（10）は回転電機本体冷却器、（1
1）は防風板、（14）は通風管、(15 ）は隔板、（16）
は排気風導である。

【００１９】以上のような構成によりもたらされる冷却
ガスの流れを図１及び図２中の矢印で示す。回転電機本
体冷却器（10）により冷却され、ロータファン（４）に
より加圧された冷却ガスは、その一部が連通穴（12）を
通り、中心孔（６）部に導かれる。更に、中心孔銅帯
（７）の切り欠きによる給気隙間（13）を通り、軸方向
に導かれ、励磁機（８）内に排出される。そして、排気
風導（16）を通ってロータファン（４）の低圧側へ戻
る。

【００２０】以上の作用によって、自身で冷却器及びフ
ァンを持たない励磁機（８）への給気ガスは、十分冷却
され、かつ戻りガスに対して十分圧力が高い、という本
来の目的を達することでき、励磁機（８）への給気ガス
風量を十分確保し、通風冷却を確実に行うことが可能と
なる。

【００２１】連通穴（12）、及び中心孔銅帯（７）の切
り欠きによる給気隙間（13）の大きさは、励磁機（８）
の容量、即ち必要風量より任意に決定することが出来
る。

【００２２】また、中心孔銅帯（７）を切り欠くことに
よる銅帯断面積の減少、即ち回転電機本体の界磁電流密
度の上昇はごく僅かであり、むしろ、切り欠き部を冷却
ガスが流れることによる中心孔銅帯（７）の冷却効果の
向上、及びそれに伴う中心孔銅帯（７）の縮小化・信頼
性向上が可能となる。従って励磁機のコンパクト化が達
成できる。

【００２３】（実施例１の変形例）実施例１の変形例と
しては、図３に示す如く連通穴（１２）を半径方向でな
く回転方向に合わせて傾斜させる手段がある。この場
合、冷却ガスの取り出しが更に効果的となり、励磁機
（８）への通風量確保が更に確実となる。

【００２４】また他の変形例としては、連通穴（12）を
各中心孔銅帯（７）に向けて円周上複数本設け、併せて
それに対向する位置に中心孔銅帯（７）の切り欠きを設
ける手段がある。このようにして励磁機への必要風量を
任意に選択・決定することが可能である。

【００２５】（実施例２）次に第２の実施例について図
４を参照して説明する。図４は図６に示した従来例の通
風管（14）に巻線端部（９）を冷却して昇温した高圧室
（18）内のガスを導き、通風管（14）に設けた励磁機冷
却器（19）で前記ガスを冷却して、励磁機（８）を冷却
するようにしたものである。励磁機（８）を冷却したガ
スを排気風導（16）を通してロータファン（４）の低圧
側へ戻すことは、図１に示した実施例１と同様である。

【００２６】このようにすると、高圧室（18）とロータ
ファン（４）の低圧側の圧力差が十分大きくなり、また
励磁機冷却器（19）によって低温の冷却ガスを大量に励
磁機（８）に供給できるので、励磁機（８）のコンパク
ト化が達成できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば回
転電機本体冷却器により十分冷却された冷却ガスを大量
に励磁機へ導くことが可能となり、自身でファンを持た
ない励磁機の通風冷却性能の大幅な向上が可能となる。

【００２８】更にこれによって、自身でファンを持たな
いコンパクトな励磁機を更に大容量のブラシレス回転電
機に適用可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示すブラシレス回転電機の
上半部縦断面図。

【図２】図１における連通穴部を示す横断面図。

【図３】実施例１の変形例におけるブラシレス回転電機
の連通穴部を示す横断面図。

【図４】本発明の実施例２を示すブラシレス回転電機の
上半部縦断面図。

【図５】従来の第１のブラシレス回転電機の上半部縦断
面図。

【図６】従来の第２のブラシレス回転電機の上半部縦断
面図。

【符号の説明】

１…回転軸 ４…ロータファン ５…中心孔 ７…中心孔銅帯 ８…励磁機 8b…回転電機子 10…回転電機本体冷却器 12…連通穴 13…給気隙間 16…排気風導

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子軸中心に中心孔銅帯挿入用中心孔
   を有する回転電機本体と、回転電機本体の軸端に直結さ
   れた回転電機子を有する励磁機とを備えたブラシレス回
   転電機において、回転電機本体のロータファンの高圧側
   軸表面と前記中心孔とを連通する連通穴と、連通穴から
   中心孔の一部分を通して励磁機内に開口する給気隙間
   と、励磁機内から前記ロータファンの低圧側へ開口させ
   て設けた排気風導とを備えたことを特徴とするブラシレ
   ス回転電機。
2. 【請求項２】 回転電機本体と、回転電機本体の軸端に
   直結された回転電機子を有する励磁機とを備えたブラシ
   レス回転電機において、回転電機本体のロータファン高
   圧側の高圧室から励磁機内に開口させた通風管と、通風
   管に設けた励磁機冷却器と、励磁機内から前記ロータフ
   ァンの低圧側へ開口させて設けた排気風導とを備えたこ
   とを特徴とするブラシレス回転電機。