JPH05207701A - 変流器機内設置形回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、変流器の内部巻線および鉄心部を
充分に冷却しうる変流器機内設置形回転電機の提供にあ
る。 【構成】 固定子巻線１３の出力を機内より外部に取り
出す口出ブッシング１６の機内側外周部に設置され、発
電機の出力電流を測定する変流器１８を備えた変流器機
内設置形回転電機において、前記変流器１８の鉄心の円
周方向に沿って巻線の層内に複数の冷却ダクト１９を配
置し、この冷却ダクト１９を円周方向２分割として片方
の向い合う冷却ダクト１９群は開放とし周囲の通風高圧
室より給気口として冷却ガスを取り入れ、他方の向い合
う冷却ダクト１９群は周囲を絶縁カバーで覆い、絶縁カ
バー排気口より接続管（第１，第２の連通管２０，２５
および連通ダクト２１）を介し通風低圧室に連通させて
冷却ガスの通路を形成し、前記変流器１８の内部を冷却
する変流器機内設置形回転電機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、超大容量ター
ビン発電機等で機内に変流器を有する変流器機内設置形
回転電機に係わり、特に、変流器の冷却を強化した変流
器機内設置形回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子力発電所などに用いられる
超大容量のタービン発電機等の回転電機は、効果的に冷
却を行って温度上昇の増大を抑えることが大切であり、
そのために回転電機の冷却媒体としてはほとんど水素ガ
スが用いられている。また、このようなタービン発電機
においては、発電機の出力電流を測定する目的で変流器
が設けられている。

【０００３】図８は、このようなタービン発電機におけ
る従来の構造を示す図である。１は固定子、２は発電機
の出力を取り出す口出銅管、３は口出銅管２より外部に
出力を取り出す口出ブッシングであり、また４はこの口
出ブッシング３に設けられた変流器で、この変流器４
は、回転電機の出力電流を測定に必要なレベルに変流し
て外部に取出し可能な構造となっている。

【０００４】このように従来の回転電機においては一般
的に変流器４を機外に取り付けて周囲の空気により冷却
を行っている。しかし、変流器４を機外に設ける構成で
は、周囲の環境によって汚損されたりする他、空気冷却
では十分な冷却効果が得られないため、測定電流に限界
があり、超大容量原子力タービン発電機等のような大電
流の回転電機には使用できないという問題があった。

【０００５】そこで、この問題を解決する観点から、変
流器４を機内に設けて機内冷却用水素を利用した水素冷
却方式とし、冷却効果を向上させることが考案された。
図７は、その一例を示す図であり、符号は図８と同様で
ある。このような冷却方式とすれば、変流器４は機内の
口出ブッシング３に設けられ、機内水素ガスによる冷却
の為、図８の例と比較して冷却効果を向上させることが
できる。

【０００６】しかし、この方式においても変流器４は機
内水素ガスの自然対流による冷却である為、更に大容
量、大電流の回転電機の場合には十分な冷却効果が得ら
れない。このため、先に出願した特開平１−３０３０３
４号公報に示されているような構成のものが考えられ
た。図６は係る変流器機内設置形回転電機の構成を示す
図である。図示するように、ファン５の回転によりファ
ン５前面に水素ガスの通風低圧室６が、ファン５後面に
通風高圧室７がそれぞれ形成され、この圧力差により通
風高圧室７から機内を循環して水素ガスが通風低圧室６
へ流れる。このときの機内の水素ガスの循環経路は、フ
ァン５後面の通風高圧室７から回転子８を冷却し、さら
に固定子鉄心９を冷却してファン５前面の通風低圧室６
に至るループを形成している。一方、変流器４を冷却す
る冷却ガスの循環経路は、ファン５後面の通風高圧室７
から変流器４を通してファン５前面の通風低圧室６に至
るループとなっている。

【０００７】この場合、変流器４の外周囲部を覆うよう
にカバー１０を設けると共に通風孔１０ａおよび１０ｂ
を設け、これらカバー１０，通風孔１０ａ，１０ｂによ
り通風高圧室７と通風低圧室６とを連通させて水素ガス
による変流器４の強制冷却パスを形成し、変流器４の冷
却を強化している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに冷却を強化した変流器機内設置形回転電機でも、変
流器４の内部巻線や鉄心部を変流器４の外周部より間接
冷却するだけなので、幾層にも巻かれた内部巻線や鉄心
部までは充分に冷却されないという問題がある。本発明
は上記実情を考慮してなされたもので、変流器の内部巻
線および鉄心部を充分に冷却しうる変流器機内設置形回
転電機を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、固定子巻線の出力を機内より外部に取り出
す口出ブッシングの機内側外周部に設置され、発電機の
出力電流を測定する変流器を備えた変流器機内設置形回
転電機において、前記変流器の鉄心の円周方向に沿って
巻線の層内に複数の冷却ダクトを配置し、この冷却ダク
トを円周方向２分割として片方の向い合う冷却ダクト群
は開放とし周囲の通風高圧室より給気口として冷却ガス
を取り入れ、他方の向い合う冷却ダクト群は周囲を絶縁
カバーで覆い、絶縁カバー排気口より接続管を介し通風
低圧室に連通させて冷却ガスの通路を形成し、前記変流
器の内部を冷却する変流器機内設置形回転電機である。

【００１０】

【作用】従って、本発明は以上のような手段を講じたこ
とにより、冷却ガスが通風高圧側から変流器の巻線層内
に設けられた冷却ダクトを通過して接続管等を介し、通
風低圧側へ流れるので、変流器内部の巻線や鉄心を直接
冷却することができ、大容量、大電流の回転電機におい
ても充分な冷却を行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は本発明に係る変流器機内設置形回転
電機の要部を示す断面図である。

【００１２】図１において、１１は固定子、１２は固定
子１１内に組み込まれる固定子鉄心、１３は固定子鉄心
１２内に挿入された固定子巻線、１４は固定子巻線１３
に接続された接続銅帯であって、固定子巻線１３と同様
に水素冷却される。この接続銅帯１４は口出銅管１５を
介して口出ブッシング１６と接続される。１７は前記口
出ブッシング１６内に組み込まれた絶縁通風管で、この
絶縁通風管１７は通風高圧側の冷却ガスを取り込んで口
出銅管１５側へ導入するものである。また、口出ブッシ
ング１６の外周部には変流器１８が設けられる。

【００１３】この変流器１８はその詳細を後述するが、
鉄心および巻線を２分割構成としており、かつ、その巻
線層内に冷却ガスが流れる冷却ダクト１９を有してい
る。２０は変流器１８の巻線層内の冷却ダクト１９に連
通させて取付けられた第１の連通管で、この連通管２０
は、変流器の巻線層内を流れる冷却ガスをターミナルボ
ックス２２の内壁に取付けられた連通ダクト２１に導入
するものである。

【００１４】この場合、連通ダクト２１は図２に示すよ
うにターミナルボックス２２の内壁周面に沿って配置さ
れている。２３は前記連通ダクト２１に取付けられた取
付管であって、この取付管２３には口出銅管１５を支え
る口出銅管支え２４が接続され、さらにこの口出銅管支
え２４に口出銅管１５が接続される。したがって、前記
絶縁通風管１７から流入した冷却ガスは口出ブッシング
１６を冷却し、口出銅管１５、口出銅管支え２４および
取付管２３を介して連通ダクト２１へ流れるような流路
が形成される。

【００１５】２５は、連通ダクト２１と、ロータファン
２６の手前にある通風低圧室とを連通する第２の連通管
である。前述のように変流器１８または口出ブッシング
１６を介して連通ダクト２１に集まった冷却ガスは、こ
の第２の連通管２５によって通風低圧室に流れる。以上
で変流器機内設置形回転電機の構成を述べたが、ここで
特に本発明と関連する前記変流器２０の構成について詳
細に述べる。

【００１６】変流器１８は、図３および図４に示すよう
に環状の変流器鉄心２７の周囲に幾層にも巻線を巻回す
るとともに各層間に複数の冷却ダクト１９を円周方向に
形成したものであり、その周方向の適宜２箇所を分割し
て、その分割端部を鉄心止め具２８およびボルトナット
２９により結合して一体的に組み合わされている。

【００１７】また、この分割端部には図５に示すよう
に、チャンネルカバー３１ａと、排気口３１ｃが取り付
けられた蓋３１ｂより成る絶縁カバー３１が各分割端部
の対向間に冷却ガスが漏れないように覆いかぶさってい
る。絶縁カバー３１の排気口３１ｃは前記第１の連通管
２０と接続される。この連通管２０は、図１に示す連通
ダクト２１に接続され、第２の連通管２５で低圧室に接
続される。ここで、第１，第２の連通管２０，２５およ
び連通ダクト２１は、絶縁カバー３１と通風低圧室を連
通する接続管を構成する。

【００１８】次に、このような構成をもつ本実施例の作
用について図面を用いて説明する。図１中、矢印および
破線は、通風高圧室と通風低圧室との圧力差による冷却
ガスの流れを模式的に示している。まず、通風高圧室か
ら流出する冷却ガスの経路は２つあり、その１つは、絶
縁通風管１７に吸い込まれ、口出ブッシング１６、口出
銅管１５、口出銅管支え２４および取付管２３を順次冷
却して連通ダクト２１に至るものである。

【００１９】他の１つは、通風高圧側から変流器１８の
巻線層内に設けられた冷却ダクト１９の通過により変流
器を冷却し、以下、絶縁カバー３１、第１の連通管２０
を順次経由して連通ダクト２１に至るものである。ここ
で、変流器１８を通過する過程についてさらに詳しく述
べる。

【００２０】図３において、変流器１８における２つの
鉄心合わせ部には、それぞれ冷却ガス給気口および冷却
ガス排気口がある。通風高圧室を出た冷却ガスは、この
冷却ガス給気口から冷却ダクト１９に吸い込まれ、この
冷却ダクト１９を通過しながら周囲の巻線３０および鉄
心２７の熱を奪い続けて冷却ガス排気口から流出する。
冷却ガス排気口から出た冷却ガスは、図５のような絶縁
カバー３１の通風口から第１の連通管２０を通って連通
ダクト２１に至る。

【００２１】このように２通りの経路によってそれぞれ
連通ダクト２１に流れてきた冷却ガスは合流し、第２の
連通管２５を介してロータファン２６手前の通風低圧室
に流れる。

【００２２】上述したように、本実施例は鉄心２７およ
び巻線３０を分割構成とした変流器１８の巻線層内に冷
却ダクト１９を設け、冷却ガスが冷却ダクト１９内を通
過して周囲にある巻線３０等の熱を奪いながら通風低圧
室に流れるようにしたので、変流器１８の内部にある巻
線３０等を直接冷却することができるようになった。

【００２３】さらに直接冷却は、従来の如く巻線内部や
鉄心を冷却するのにそれら自身の熱伝導によらないので
大幅に冷却効果を向上でき、大容量、大電流の回転電機
においても十分な冷却を行うことができる。ひいては、
この直接冷却により変流器の信頼性向上並びに機内にお
ける変流器の占めるスペースの縮小化を図ることができ
る。

【００２４】また、絶縁カバー３１は２分割鉄心の一端
よりだけに設け、そこから通風低圧室に連通されること
により冷却ガスの通路をシンプルな構造で構成できる。
すなわち、本発明に係る冷却ダクト１９の低圧側排気口
を通風低圧室に連通させると、高圧側給気口がロータフ
ァンの出口部部屋内にあるため、通風高圧室と通風低圧
室との圧力の差により冷却ガスが前記高圧側給気口に吸
い込まれるので、周囲の高圧ガスを取り込むための部品
を何ら必要とせず、変流器１８の冷却ガスの通路を簡単
な構造で実現することができる。

【００２５】さらに、変流器１８は、その鉄心および巻
線を２分割して組み合わせた構造としているので、万一
故障が生じて交換する場合でも口出ブッシング１６を分
解せずに交換できる。

【００２６】なお、本実施例は、変流器１８を１段とし
たときの絶縁カバーを示したが、変流器１８が２段また
は３段の場合でも、まとめて絶縁カバーで覆い、冷却ガ
スを通風低圧室に排出して同様に実施できる。

【００２７】また、図１では中性点側にも口出ブッシン
グ１６が取付けられているが、機内で口出銅管１５の三
相を一括にし、その手前に変流器１８を設けることによ
り中性点側の口出ブッシング１６を省略でき、この場合
も冷却ガスの通路は変流器１８については全く同様に実
施でき、口出銅管１５については一括した所に給気口を
設けることにより目的が達成できる。

【００２８】さらに、変流器の構成として鉄心および巻
線を分割構成として説明したが、巻線のみ分割構成する
場合、あるいは鉄心および巻線を分割せずに冷却ダクト
の両端を巻線の外に飛び出させる場合でも冷却ガスの通
路の形成が可能となるので同様に実施できる。その他、
本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
できる。

【００２９】

【発明の効果】以上に説明したように本発明によれば、
冷却ガスが通風高圧室から変流器の巻線層内に設けられ
た冷却ダクトを通過して接続管等を介し、通風低圧室へ
流れるようにしたので、変流器内部の巻線や鉄心を直接
冷却することができ、変流器の内部巻線および鉄心部を
充分に冷却しうる変流器機内設置形回転電機を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る変流器機内設置形回転電機の要部
を示す断面図。

【図２】本発明に係る変流器機内設置形回転電機に用い
る連通ダクトの構造を示す図。

【図３】本発明に係る変流器機内設置形回転電機に用い
る変流器の外形を示す図。

【図４】本発明に係る変流器機内設置形回転電機に用い
る変流器の断面を示す図。

【図５】本発明に係る変流器の鉄心合わせ部の斜視図。

【図６】従来の変換器機外設置形回転電機の構造を示す
要部断面図

【図７】従来の変流器機内設置形回転電機の構造を示す
図。

【図８】従来の変流器機内設置形回転電機の構造を示す
図。

【符号の説明】

１１…固定子、１３…固定子巻線、１６…口出ブッシン
グ、１８…変流器、１９…冷却ダクト、２０…第１の連
通管、２１…連通ダクト、２５…第２の連通管、２７…
変流器鉄心、３０…変流器巻線、３１…絶縁カバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子巻線の出力を機内より外部に取り
   出す口出ブッシングの機内側外周部に設置され、発電機
   の出力電流を測定する変流器を備えた変流器機内設置形
   回転電機において、 前記変流器の鉄心の円周方向に沿って巻線の層内に複数
   の冷却ダクトを配置し、この冷却ダクトを円周方向２分
   割として片方の向い合う冷却ダクト群は開放とし周囲の
   通風高圧室より給気口として冷却ガスを取り入れ、他方
   の向い合う冷却ダクト群は周囲を絶縁カバーで覆い、絶
   縁カバー排気口より接続管を介し通風低圧室に連通させ
   て冷却ガスの通路を形成し、前記変流器の内部を冷却す
   ることを特徴とする変流器機内設置形回転電機。