JPH0548058B2 - - Google Patents

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JPH0548058B2
JPH0548058B2 JP58004229A JP422983A JPH0548058B2 JP H0548058 B2 JPH0548058 B2 JP H0548058B2 JP 58004229 A JP58004229 A JP 58004229A JP 422983 A JP422983 A JP 422983A JP H0548058 B2 JPH0548058 B2 JP H0548058B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slot
rotor
sub
coil
rotor core
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58004229A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS59132740A (ja
Inventor
Toshuki Aeba
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP422983A priority Critical patent/JPS59132740A/ja
Publication of JPS59132740A publication Critical patent/JPS59132740A/ja
Publication of JPH0548058B2 publication Critical patent/JPH0548058B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/24Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors with channels or ducts for cooling medium between the conductors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は冷却性能を改良したタービン発電機の
円筒形回転子のような回転電機の回転子に関す
る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
タービン発電機等の回転電機では回転子コイル
を冷却するためにコイル導体を冷却ガスと直接接
触させて冷却するいわゆる直接冷却方式が広く採
用されている。
幾つかの直接冷却方式の内、ラジアルフロー方
式は構造が簡単な割りに冷却性能が良い等の理由
により、3000rpm又は3600rpmの中容量火力ター
ビン発電機及び1500rpm又は1800rpmの大容量原
子力タービン発電機等に広く採用されている。ラ
ジアルフロー方式は第1図および第2図に示すよ
うに、コイルスロツト1の底にサブスロツト2を
設けて、回転子鉄心10のほぼ全長にわたつて設
けたコイル通風孔である複数個のラジアルパス1
1と連通されたもので、回転子の回転による遠心
フアン効果により、第1図白抜矢印で示すように
回転子鉄心端10aからサブスロツト2に冷却が
すを導入して回転子鉄心10中央部に向つて冷却
ガスを流しながら、各ラジアルパス11に順次冷
却ガスを分岐させて行き、各ラジアルパス11を
通過する冷却ガスに回転子コイル3の発熱量を吸
収させた後、エアギヤツプ12に冷却ガスを排出
する。
ラジアルフロー方式ではサブスロツトから各ラ
ジアルパスに冷却ガスが分岐する際の圧力損失、
いわゆる分岐損失を生ずる特性がある故に、回転
子鉄心端部近傍のラジアルパスの冷却ガス風量が
鉄心中央部のラジアルパスの風量より小となる傾
向がある。
このため従来のものは第7図aの曲線Aにて、
第7図bの軸方向の位置の各ラジアルパスの実線
矢印の通風冷却による温度分布をセンターライン
(CL)まで示したように、回転子コイルの長手方
向温度分布が不均一となり、回転子鉄心端部近傍
が高温となり、このために回転式の能力、換言す
れば最高許容界磁電流値が制約を受けるという欠
点があつた。
各ラジアルパスの風量分布の不均一さを減らす
改良技術としては、第7図cに示すように回転子
鉄心中央部のサブスロツト2の深さを減らす方式
が公知である。この方式によれば回転子鉄心中央
部のサブスロツト内の通風損失が増えるため、鉄
心中央部のラジアルパスの風量減少と、その結果
として鉄心端部近傍のラジアルパスの風量増大を
もたらす。これにより、回転子コイルの長手方向
温度分布は第7図aの曲線Bに例示したように改
善されるので、最高許容界磁電流値を増すことが
可能である。しかしながら、この方式はサブスロ
ツトに流入する総風量を減らす欠点があり、回転
子鉄心長の大きな回転子では回転子能力を更に向
上させようとすると、この欠点を改良する必要が
ある。
サブスロツトに流入する総風量を増やすために
は、回転子鉄心端近傍のサブスロツトの断面積を
増やして、その部分のサブスロツト内の冷却ガス
の風速を下げて、その通風損失を抑制することが
望ましい。これを実現するためにサブスロツトの
深さを増やそうとすると、遠心力により回転子鉄
心断面の中心部に作用する応力が増大し、回転子
の機械的強度、換言すれば信頼性の低下を招く。
従つて、上記の代案としてサブスロツトの幅を
広げようとすると、コイルスロツト底とサブスロ
ツト開口部間の段差の幅e(第2図参照)が減少
する。この段差は回転子コイル3の対地絶縁の役
目を有するスロツト絶縁物5の底部を、絶縁物製
の下敷板6を介して支える役目を担うものである
から、段差の幅eをあまり小さくすると、回転子
の低速ターニング時に、スロツト絶縁物5の底部
及び下敷板6に繰返し回転子コイル3荷重が加わ
つた際に、下敷板6が横にずれて、その一部がサ
ブスロツト2内に陥落したり、あるいは、コイル
荷重により下敷板6の一部が欠損し、下敷板6が
サブスロツト2内に陥落して、スロツト絶縁物5
の底部の損傷に至る懸念がある。又、サブスロツ
ト2の底におけるテイース基部9は遠心力による
半径方向応力(引張応力)が最も高くなる部位で
あるので、サブスロツト2の底部における幅を増
やすことは、その部分のテイース基部9の幅f
(第2図参照)を減少させることとなり、テイー
ス基部9の引張応力の増大を招き、信頼性を低下
させる。
以上のように、鉄心長の長い回転子にラジアル
フロー形通風冷却方式を採用した場合、従来技術
では大きな界磁電流値を選定することが不可能で
あつた。
〔発明の目的〕
本発明は、より大きな界磁電流値を許容し、し
かも信頼性の高いラジアルフロー形の回転電機の
回転子を提供ることを目的とする。
〔発明の概要〕
本発明においては円筒状の回転子鉄心の外周に
設けた回転子コイル収納用軸方向コイルスロツト
と、このコイルスロツトの底に比べて幅の狭い開
口部を前記コイルスロツトの底に開口したサブス
ロツトとを有し、回転子鉄心端部からサブスロツ
トに冷却ガスを導入し、前記回転子コイル内の複
数個のラジアルパスに分岐させて通風するラジア
ルフロー方式の回転電機の回転子において、前記
サブスロツトの前記コイルスロツト底への開口部
を除く他部の幅(以下A幅と称する)を、回転子
鉄心端部近傍においては前記開口部の幅より広く
し、回転鉄心中央部におけるA幅を回転子鉄心端
近傍におけるA幅より狭くし、A幅を狭くしたサ
ブスロツトの回転子鉄心中央部における深さを、
それにより回転子鉄心端に近い部分に比べて浅く
することにより、回転子鉄心の応力増加やスロツ
ト絶縁物及び下敷板の損傷を防止しつつ、回転子
鉄心端近傍のサブスロツトの断面積を拡大し、も
つて、回転子コイル内のラジアルパスの冷却ガス
風量の長手方向分布の不均一さの抑制と、同冷却
ガス風量の総量の増加を可能にし、より大きな界
磁電流値を信頼性高く許容するものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例について、第3図ない
し第6図を参照して説明する。尚、これらの図中
の部分に対応する符号を第1図第2図にも付して
おくので従来例の理解の参考にされたい。
第3図は本実施例の回転電機の回転子の要部縦
断面図である。第4図は第3図の回転子鉄心端近
傍のP−P線に沿う矢視断面図、第5図はやや回
転子鉄心中央寄りQ−Q線に沿う矢視断面図、第
6図は更に回転子鉄心中央寄りのR−R線に沿う
矢視断面図である。
本実施例では、円筒状(中実ではあるがタービ
ン発電機の回転子は円筒状と呼ばれている)の回
転子鉄心10の外周面に開口した複数個の軸方向
のコイルスロツト1を設ける。このコイルスロツ
ト1の底に開口したサブスロツト2を設ける。コ
イルスロツト1の底に絶縁物製の下敷板6を設置
し、且つ下敷板6の上面及びコイルスロツト1の
両側面を覆うスロツト絶縁物5を配設し、このス
ロツト絶縁物5で三方を囲まれた空間の中に2枚
のコイル導体3a,3aを重ねた回転子コイル3
とターン絶縁物4を交互に積み重ね、回転子コイ
ル3の最上層の上に絶縁物製のクリページブロツ
ク7を設置し、更にその上部に楔8を設置する。
前記下敷板6、スロツト絶縁物5、回転子コイル
3、ターン絶縁物4、クリーページブロツク7及
び楔8には各々半径方向の孔を多数明けておき、
これらの部材の孔は半径方向に連通して通風路、
いわゆるラジアイパス11を形成している。サブ
スロツト2の開口部における幅寸法gは第4図な
いし第6図に示す如く回転子鉄心10全長にわた
つて不変で、コイルスロツト1底とサブスロツト
2開口部の段差の幅eを必要なだけ確保する如く
定めておく。
回転子鉄心端10a近傍のサブスロツト2の開
口部以外の幅に関しては、第4図に示す如く、回
転時に各半径位置におけるテイース部9aに作用
する半径方向引張応力が最大値発生部位であるサ
ブスロツト2,2底間、即ちテイース基部9にお
ける値を越えない範囲で適宜サブスロツト2の幅
を広げておく。
一方、回転子鉄心端10a近傍以外では、第5
図および第6図に示すようにサブスロツト2の幅
は底部を除き開口部の幅gと同一にしてある。
又、サブスロツト2の深さについては、第3図な
いし第6図に示すように、回転子鉄心10の中央
部付近でのみ浅くしてある。
次に作用について説明する。
サブスロツト2の形成は上記のほか第7図d,
eにも示すが、回転子鉄心端10a近傍ではサブ
スロツト2の断面積を従来に比べて大きくしてあ
るため、この部分のサブスロツト2内の冷却ガス
の風速を従来並みに抑制しつつ、より大量の冷却
ガスをサブスロツト2内に導入出来る。又、冷却
ガスを各ラジアルパス11に第3図では白抜き矢
印で示し、第7図dでは実線矢印で示すように流
すのであるが、この冷却ガスを各ラジアルパス1
1の入口迄導き分配させるサブスロツト2の断面
積は回転子鉄心10の中央のセンターライン
(CL)(第7図参照)に向うにつれて段階的に減
少させてあるため、サブスロツト2内の冷却ガス
が回転子鉄心中央部のラジアルパス11に集中す
るのが抑制できる。従つて回転子コイル3の長手
方向温度分布は第7図aの曲線Cに示す如く均等
化される。これにより、界磁電流の最大許容値の
増加と絶縁物の高温劣化の抑制が可能となり、高
性能且つ高信頼度のラジアルフロー形回転子とな
る。
尚、本発明は上記し、かつ図面に示した実施例
のみに限定されるものではなく、その要旨を変更
しない範囲で、種々変形して実施できることは勿
論である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、回転子
鉄心端からサブスロツトに流入する冷却ガス総風
量の増大と、回転子コイルの導体を含む各ラジア
ルパス内の冷却風量のばらつき量の減少とを、何
ら回転子の信頼性、特に機械的強度の低下を伴な
うことなく可能とし、もつて従来高温となりがち
であつた回転子鉄心端近傍の回転子コイル温度の
局部的な温度上昇を抑制する。これにより、界磁
電流の最大許容値の増加と、絶縁物の高温劣化の
抑制が可能な、高性能且つ高信頼度の回転電機の
回転子を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の回転電機の回転子の要部を示す
縦断面図、第2図は第1図のM−M線に沿う矢視
断面図、第3図は本発明の回転電機の回転子の一
実施例の要部を示す縦断面図、第4図は第3図の
P−P線に沿う矢視断面図、第5図は第3図のQ
−Q線に沿う矢視断面図、第6図は第3図のR−
R線に沿う矢視断面図、第7図aは第7図b,
c,dに示す各回転子コイル位置に対応する回転
子コイル温度上昇値を示す曲線図、第7図eは第
7図dのN−N線に沿う矢視断面図である。 1……コイルスロツト、2……サブスロツト、
3……回転子コイル、10……回転子鉄心、10
a……回転子鉄心端、11……ラジアルパス、g
……サブスロツト開口部の幅。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 円筒状の回転子鉄心の外周に設けた回転子コ
    イル収納用軸方向コイルスロツトと、このコイル
    スロツトの底に比べて幅の狭い開口部を前記コイ
    ルスロツトの底に開口したサブスロツトとを有
    し、回転子鉄心端部からサブスロツトに冷却ガス
    を導入し、前記回転子コイル内の複数個のラジア
    ルパスに分岐させて通風するラジアルフロー方式
    の回転電機の回転子において、前記サブスロツト
    の前記コイルスロツト底への開口部を除く他部の
    幅(以下A幅と称する)を、回転子鉄心端部近傍
    においては前記開口部の幅より広くし、回転子鉄
    心中央部におけるA幅を回転子鉄心端近傍におけ
    るA幅より狭くし、A幅を狭くしたサブスロツト
    の回転子鉄心中央部における深さを、それより回
    転子鉄心端に近い部分に比べて浅くしたことを特
    徴とする回転電機の回転子。
JP422983A 1983-01-17 1983-01-17 回転電機の回転子 Granted JPS59132740A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP422983A JPS59132740A (ja) 1983-01-17 1983-01-17 回転電機の回転子

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JP422983A JPS59132740A (ja) 1983-01-17 1983-01-17 回転電機の回転子

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Publication Number Publication Date
JPS59132740A JPS59132740A (ja) 1984-07-30
JPH0548058B2 true JPH0548058B2 (ja) 1993-07-20

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ID=11578737

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JP422983A Granted JPS59132740A (ja) 1983-01-17 1983-01-17 回転電機の回転子

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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4900956A (en) * 1988-11-14 1990-02-13 Westinghouse Electric Corp. Closed channel axial vent for radially ventilated generator rotor
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FR3098039A1 (fr) * 2019-06-28 2021-01-01 Valeo Equipements Electriques Moteur Rotor pour machine électrique et machine électrique équipée d’un tel rotor

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Publication number Publication date
JPS59132740A (ja) 1984-07-30

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