JPH0739329Y2 - 回転電機 - Google Patents
回転電機Info
- Publication number
- JPH0739329Y2 JPH0739329Y2 JP1986161590U JP16159086U JPH0739329Y2 JP H0739329 Y2 JPH0739329 Y2 JP H0739329Y2 JP 1986161590 U JP1986161590 U JP 1986161590U JP 16159086 U JP16159086 U JP 16159086U JP H0739329 Y2 JPH0739329 Y2 JP H0739329Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axial
- ventilation duct
- stator
- duct
- rotor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Insulation, Fastening Of Motor, Generator Windings (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案はラジアル通風ダクトを配さない円筒形回転子を
有した回転電機に関するものである。
有した回転電機に関するものである。
（従来の技術） 第９図は従来のラジアル通風ダクトを配さない円筒形回
転子を有した回転電機の上半部縦断面を示す。（１）は
固定子枠、（２）は電機鉄板を積層して構成された固定
子鉄心、（３）は固定子鉄心内のスロットに納められた
固定子巻線、（４）は固定子鉄心を外側間隔片（５）を
介して結束する固定子押え板、（６）は内側間隔片
（７）と、鉄心ブロックにより構成された固定子ラジア
ル通風ダクト、（８）は固定子スロットを後退スロット
にすることにより構成した固定子アキシャル通風ダク
ト、（９）は電機鉄板を積層して構成された回転子鉄
心、（10）は回転子導体、（11）は回転軸（13）を軸受
（12）を介して支承する軸受ブラケット、（14）は機内
にガスを送り込む送風ファン、（15）はエアギャップ、
（16）は吸気口、（17）は排気口である。
転子を有した回転電機の上半部縦断面を示す。（１）は
固定子枠、（２）は電機鉄板を積層して構成された固定
子鉄心、（３）は固定子鉄心内のスロットに納められた
固定子巻線、（４）は固定子鉄心を外側間隔片（５）を
介して結束する固定子押え板、（６）は内側間隔片
（７）と、鉄心ブロックにより構成された固定子ラジア
ル通風ダクト、（８）は固定子スロットを後退スロット
にすることにより構成した固定子アキシャル通風ダク
ト、（９）は電機鉄板を積層して構成された回転子鉄
心、（10）は回転子導体、（11）は回転軸（13）を軸受
（12）を介して支承する軸受ブラケット、（14）は機内
にガスを送り込む送風ファン、（15）はエアギャップ、
（16）は吸気口、（17）は排気口である。
第10図は第９図のＸ−Ｘ線に沿う矢視図で固定子ラジア
ル通風ダクトにおける断面を示す。第９図および第10図
の図中の矢印はガスの流れを示す。
ル通風ダクトにおける断面を示す。第９図および第10図
の図中の矢印はガスの流れを示す。
吸気口（16）から、送風ファン（14）により機内に圧入
されたガスは、固定子鉄心（２）の外周側から固定子ラ
ジアル通風ダクト（６）を内周側へ向かい、固定子巻線
（３）の通風ダクト（６）への露出部近傍を通過し、エ
アギャップ（15）および固定子アキシャルダクトへ沿っ
て流入し、鉄心（２）端部、固定子巻線（３）及び回転
子導体（10）端部へ向かい、排気口（17）から排出され
る。
されたガスは、固定子鉄心（２）の外周側から固定子ラ
ジアル通風ダクト（６）を内周側へ向かい、固定子巻線
（３）の通風ダクト（６）への露出部近傍を通過し、エ
アギャップ（15）および固定子アキシャルダクトへ沿っ
て流入し、鉄心（２）端部、固定子巻線（３）及び回転
子導体（10）端部へ向かい、排気口（17）から排出され
る。
機内角部にて発生する損失の放熱について言及すれば次
の如くとなる。固定子巻線（３）端部及び固定子鉄心
（２）の背部で発生する損失は機内へ圧入され、固定子
ラジアルダクトを内径へ向って流れるガスへ熱伝達さ
れ、ガスが固定子アキシャル通風ダクト及びエアギャッ
プを通過する際には固定子鉄心（２）の歯部での発生損
失が熱伝達される。また回転子鉄心（９）、回転子導体
（10）にて発生した損失は回転子表面から熱伝達され
る。
の如くとなる。固定子巻線（３）端部及び固定子鉄心
（２）の背部で発生する損失は機内へ圧入され、固定子
ラジアルダクトを内径へ向って流れるガスへ熱伝達さ
れ、ガスが固定子アキシャル通風ダクト及びエアギャッ
プを通過する際には固定子鉄心（２）の歯部での発生損
失が熱伝達される。また回転子鉄心（９）、回転子導体
（10）にて発生した損失は回転子表面から熱伝達され
る。
（考案が解決しようとする問題点） これまでに示した従来の回転電機のエアギャップ（15）
及び固定子アキシャル通風ダクト（８）における機内ガ
スの流動について参考文献：日本機械学会論文集27巻18
0号（昭36−８）技術資料、管路ダクトの流体抵抗（日
本機械学会）により詳細に述べる。
及び固定子アキシャル通風ダクト（８）における機内ガ
スの流動について参考文献：日本機械学会論文集27巻18
0号（昭36−８）技術資料、管路ダクトの流体抵抗（日
本機械学会）により詳細に述べる。
固定子鉄心ブロックにおいては、機内ガスは、エアギャ
ップ（15）部で、内筒が回転、外筒が静止という回転二
重円筒の流動となる。このときの軸方向の流動抵抗は、 ここでΔpg;圧力の損失（ギャップ） λg;管摩擦係数 l;巻路長 s;ギャップ長 r;比重量（ガス） g;重力加速度 Vm;軸方向流速 であらわされギャップの速度分布が1/7乗則の場合（乱
流域） ここでRez;軸流レイノズル数（＝Vm・S/υ） Ｒω；ギャップレイノルズ数（＝ｕ・s/υ） ν；動粘性係数 一方固定子のアキシャル通風ダクトにおける流動抵抗は ここでΔpd;圧力損失（アキシャル通風ダクト） λd;管摩擦係数（アキシャル通風ダクト） d;ダクト等価径 Vd;管内流速 となり2000＜Re＜100000に対するブラジウスの式によれ
ば λｄ＝0.3164Re-0.25 …（104） ここでRe;円筒レイノズル数（＝Vd・d/υ） Vd;管内流速 今、固定子鉄心端から、隣接するラジアル通風ダクトま
での流域を対象とすれば Δpg＝Δpd が成り立つ。即ち、 ここで u;回転子の外周速度 Qs;ギャップ流量 Dr;回転子外径 n;回転速度（r.p.m.） Qd;ダクト流量 （105）式を整理すれば 今、Dr＝１ Ｓ＝1/100 ｎ＝3600 ｄ＝1/10 とすれば 456.7Qs0.75＋13.7Qs-0.25＝177.2Qd0.15 となり左辺の第２項を第２項より極めて小さいとすれば
概略 Qs＝0.3Qd …（107） という関係が得られる。さらにここで述べたダクト流量
Qdは１つのダクトあたりの流量であるため、ギャップ部
の軸方向流量は、ダクト部の軸方向総流量と比較すると Qs≪Qd …（108） なる関係となり、即ち、エアギャップ機内ガスの軸方向
流動による回転子表面からの熱伝導はダクト部機内ガス
の軸方向流動による固定子鉄心ティースからの熱伝達と
比較すると極めて悪いと言える。また固定子鉄心ブロッ
ク断面のエアギャップ（15）、固定子のアキシャル通風
ダクト（８）近傍の流動状態を第11図に示す。エアギャ
ップ（15）においては流速分布は曲線（ａ）の如くとな
り、アキシャル通風ダクト（８）においては曲線（ｂ）
の如くとなる。アキシャル通風ダクト（18）においては
エアギャップ（15）部と若干の流体混合が行なわれる。
また、ラジアル通風ダクト（16）を含んだ断面の流動状
態は第10図に示した如く、主にラジアル通風ダクトから
アキシャル通風ダクトへ機内ガスは吹き抜ける。
ップ（15）部で、内筒が回転、外筒が静止という回転二
重円筒の流動となる。このときの軸方向の流動抵抗は、 ここでΔpg;圧力の損失（ギャップ） λg;管摩擦係数 l;巻路長 s;ギャップ長 r;比重量（ガス） g;重力加速度 Vm;軸方向流速 であらわされギャップの速度分布が1/7乗則の場合（乱
流域） ここでRez;軸流レイノズル数（＝Vm・S/υ） Ｒω；ギャップレイノルズ数（＝ｕ・s/υ） ν；動粘性係数 一方固定子のアキシャル通風ダクトにおける流動抵抗は ここでΔpd;圧力損失（アキシャル通風ダクト） λd;管摩擦係数（アキシャル通風ダクト） d;ダクト等価径 Vd;管内流速 となり2000＜Re＜100000に対するブラジウスの式によれ
ば λｄ＝0.3164Re-0.25 …（104） ここでRe;円筒レイノズル数（＝Vd・d/υ） Vd;管内流速 今、固定子鉄心端から、隣接するラジアル通風ダクトま
での流域を対象とすれば Δpg＝Δpd が成り立つ。即ち、 ここで u;回転子の外周速度 Qs;ギャップ流量 Dr;回転子外径 n;回転速度（r.p.m.） Qd;ダクト流量 （105）式を整理すれば 今、Dr＝１ Ｓ＝1/100 ｎ＝3600 ｄ＝1/10 とすれば 456.7Qs0.75＋13.7Qs-0.25＝177.2Qd0.15 となり左辺の第２項を第２項より極めて小さいとすれば
概略 Qs＝0.3Qd …（107） という関係が得られる。さらにここで述べたダクト流量
Qdは１つのダクトあたりの流量であるため、ギャップ部
の軸方向流量は、ダクト部の軸方向総流量と比較すると Qs≪Qd …（108） なる関係となり、即ち、エアギャップ機内ガスの軸方向
流動による回転子表面からの熱伝導はダクト部機内ガス
の軸方向流動による固定子鉄心ティースからの熱伝達と
比較すると極めて悪いと言える。また固定子鉄心ブロッ
ク断面のエアギャップ（15）、固定子のアキシャル通風
ダクト（８）近傍の流動状態を第11図に示す。エアギャ
ップ（15）においては流速分布は曲線（ａ）の如くとな
り、アキシャル通風ダクト（８）においては曲線（ｂ）
の如くとなる。アキシャル通風ダクト（18）においては
エアギャップ（15）部と若干の流体混合が行なわれる。
また、ラジアル通風ダクト（16）を含んだ断面の流動状
態は第10図に示した如く、主にラジアル通風ダクトから
アキシャル通風ダクトへ機内ガスは吹き抜ける。
このように、エアギャップにおけるガスは、周方向には
回転子周速に近い流速で流動するが、軸方向流量はダク
ト内軸方向流量に比べ極めて少なく、ダクト内ガスとの
混合もあまりないため、回転子表面からの熱伝達が良好
とならず、回転子内の温度上昇が極めて大となる。一
方、固定子においては十分なる流量のアキシャルダク
ト、ラジアルダクトからの放熱で冷却され、総じて機内
では固定子側を回転子側とで熱的なアンバランスが生じ
るという問題点があった。
回転子周速に近い流速で流動するが、軸方向流量はダク
ト内軸方向流量に比べ極めて少なく、ダクト内ガスとの
混合もあまりないため、回転子表面からの熱伝達が良好
とならず、回転子内の温度上昇が極めて大となる。一
方、固定子においては十分なる流量のアキシャルダク
ト、ラジアルダクトからの放熱で冷却され、総じて機内
では固定子側を回転子側とで熱的なアンバランスが生じ
るという問題点があった。
本考案はラジアル通風ダクトを配さない円筒形回転子を
有した回転電機において回転子の冷却を強化し、機内の
温度上昇アンバランスを解消することを目的とする。
有した回転電機において回転子の冷却を強化し、機内の
温度上昇アンバランスを解消することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本考案においては、固定子の内周側にエアギャップを介
して回転する円筒形回転子と、鉄心ブロック間に設けら
れた複数のアキシャル通風ダクトおよび後退スロットの
開口部に設けられた複数のラジアル通風ダクトを有する
固定子鉄心と、任意個数おきのアキシャル通風ダクトの
軸方向出口において前記後退スロットの開口端まで設け
られた仕切板と、固定子鉄心背部から前記ラジアル通風
ダクトを介してアキシャル通風ダクトに通風させる通風
ファンとを具備させる。
して回転する円筒形回転子と、鉄心ブロック間に設けら
れた複数のアキシャル通風ダクトおよび後退スロットの
開口部に設けられた複数のラジアル通風ダクトを有する
固定子鉄心と、任意個数おきのアキシャル通風ダクトの
軸方向出口において前記後退スロットの開口端まで設け
られた仕切板と、固定子鉄心背部から前記ラジアル通風
ダクトを介してアキシャル通風ダクトに通風させる通風
ファンとを具備させる。
（作用） 上段技術的手段は次のように作用する。
任意個数おきのアキシャル通風ダクトの軸方向出口を仕
切板にて封止することにより、仕切板の配されたアキシ
ャル通風ダクトに流入したガスはエアギャップを越えて
隣りの仕切板のないアキシャルダクトへ流入し、排気さ
れる。このようなエアギャップを越えるという流れを増
加させることにより回転子表面からの熱伝達が促進さ
れ、回転子冷却が強化されて、回転子の温度が下がる。
切板にて封止することにより、仕切板の配されたアキシ
ャル通風ダクトに流入したガスはエアギャップを越えて
隣りの仕切板のないアキシャルダクトへ流入し、排気さ
れる。このようなエアギャップを越えるという流れを増
加させることにより回転子表面からの熱伝達が促進さ
れ、回転子冷却が強化されて、回転子の温度が下がる。
（実施例） 以下、図を参照しつつ本考案の一実施例を説明する。第
１図は、本実施例の回転電機の断面を示す。第２図
（ａ），（ｂ）は、仕切板付クサビの立面図およびその
端部の要部切欠斜視図、第３図は仕切板まわりの斜視
図、第４図は第１図のIV−IV線に沿う矢視断面図、第５
図は第１図のＶ−Ｖ線に沿う矢視断面図、第６図は第１
図のアキシャル通風ダクトとエアギャップにおけるガス
流動を示す説明図である。第４図ないし第６図の矢印は
ガスの流れを示す。
１図は、本実施例の回転電機の断面を示す。第２図
（ａ），（ｂ）は、仕切板付クサビの立面図およびその
端部の要部切欠斜視図、第３図は仕切板まわりの斜視
図、第４図は第１図のIV−IV線に沿う矢視断面図、第５
図は第１図のＶ−Ｖ線に沿う矢視断面図、第６図は第１
図のアキシャル通風ダクトとエアギャップにおけるガス
流動を示す説明図である。第４図ないし第６図の矢印は
ガスの流れを示す。
固定子後退スロットにおさめられた固定子巻線を固定す
るクサビ（18）のうち１スロットおきに、アキシャル通
風ダクトの軸方向出口において後退スロットの開口端ま
で設けた仕切板（19a）のついたクサビ（18）から成る
仕切板付クサビ（19）を挿入する。残りのスロットには
仕切り板（19a）のないふつうのクサビ（18）を挿入す
る。他は第９図の従来例と同様であるので同一部分には
同一符号を付して説明を省略する、このようにすれば１
スロットおきにアキシャル通風ダクト排気口の閉となっ
た構成の回転電機となる。
るクサビ（18）のうち１スロットおきに、アキシャル通
風ダクトの軸方向出口において後退スロットの開口端ま
で設けた仕切板（19a）のついたクサビ（18）から成る
仕切板付クサビ（19）を挿入する。残りのスロットには
仕切り板（19a）のないふつうのクサビ（18）を挿入す
る。他は第９図の従来例と同様であるので同一部分には
同一符号を付して説明を省略する、このようにすれば１
スロットおきにアキシャル通風ダクト排気口の閉となっ
た構成の回転電機となる。
以下に本実施例の作用について述べる。
本考案の如き構成の回転電機では、アキシャル通風ダク
ト（８）、ラジアル通風ダクト（６）、エアギャップ
（15）におけるガスの流動は第６図に示すようになる。
吸気口から固定子のラジアル通風ダクトを通りアキシャ
ル通風ダクトへ流入したガスのうち軸方向出口に仕切板
（19a）のあるダクトではエアギャップ（15）を越えて
隣りの仕切板のないアキシャル通風ダクトにはいる。
（第４図参照） このエアギャップ（15）を越えるガスの流動により、エ
アギャップ（15）における周方向ガス流量は第７図の曲
線ｃおよびｄのようになる。これを従来例の第11図曲線
ａおよびｂと比較すれば、エアギャップ（15）を周回す
るガスとアキシャル通風ダクト（８）のガスの混合の増
加具合が明らかである。このようにして回転子外周面に
おけるガスとの熱伝達が増加する。
ト（８）、ラジアル通風ダクト（６）、エアギャップ
（15）におけるガスの流動は第６図に示すようになる。
吸気口から固定子のラジアル通風ダクトを通りアキシャ
ル通風ダクトへ流入したガスのうち軸方向出口に仕切板
（19a）のあるダクトではエアギャップ（15）を越えて
隣りの仕切板のないアキシャル通風ダクトにはいる。
（第４図参照） このエアギャップ（15）を越えるガスの流動により、エ
アギャップ（15）における周方向ガス流量は第７図の曲
線ｃおよびｄのようになる。これを従来例の第11図曲線
ａおよびｂと比較すれば、エアギャップ（15）を周回す
るガスとアキシャル通風ダクト（８）のガスの混合の増
加具合が明らかである。このようにして回転子外周面に
おけるガスとの熱伝達が増加する。
上記の如く回転子外周面における熱伝達が増加し、エア
ギャップのガスとアキシャル通風ダクトのガスの混合が
促進されると、回転子の冷却能が向上し、回転子の温度
が低減でき、機内ガス温度上昇のアンバランスも第８図
に示すように従来Δｔ′であったものがΔｔと小さくな
る。
ギャップのガスとアキシャル通風ダクトのガスの混合が
促進されると、回転子の冷却能が向上し、回転子の温度
が低減でき、機内ガス温度上昇のアンバランスも第８図
に示すように従来Δｔ′であったものがΔｔと小さくな
る。
尚、本考案はアキシャル通風ダクトの仕切板を１つ置き
にしたが、２つ置き、又は３つ置き等、任意に定めるこ
とができる。
にしたが、２つ置き、又は３つ置き等、任意に定めるこ
とができる。
以上説明したように本考案は複数個のアキシャル通風ダ
クトのうち、任意の個数の通風ダクトの軸方向端部の排
気口において後退スロットの開口端まで設けた仕切板を
設けたので固定子外周側から送風する冷却ガスをアキシ
ャル通風ダクトからそのまま排気するものの他に、回転
子鉄心と固定子鉄心の間のエアギャップを越えて流動さ
せることにより回転子表面における熱伝達を促進させ回
転子の冷却を強化し機内の温度上昇アンバランスを解消
することができる。
クトのうち、任意の個数の通風ダクトの軸方向端部の排
気口において後退スロットの開口端まで設けた仕切板を
設けたので固定子外周側から送風する冷却ガスをアキシ
ャル通風ダクトからそのまま排気するものの他に、回転
子鉄心と固定子鉄心の間のエアギャップを越えて流動さ
せることにより回転子表面における熱伝達を促進させ回
転子の冷却を強化し機内の温度上昇アンバランスを解消
することができる。
第１図は本考案の回転電機の一実施例を示す上半部縦断
面図、第２図（ａ），（ｂ）は第１図のしゃへい板の立
面図およびその端部の要部切欠斜視図、第３図は第１図
の仕切板まわりの斜視図、第４図は第１図のIV−IV線に
沿う矢視断面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ線に沿う矢視
断面図、第６図は第１図のアキシャル通風ダクト及びエ
アギャップにおけるガス流動を示す説明図、第７図は第
６図の流速分布図、第８図は第１図の実施例の機内温度
上昇を示す曲線図、第９図は従来構造の上半部縦断面
図、第10図は第９図のラジアル通風ダクトにおける断面
図、第11図は第９図の流速分布を示す曲線図である。 ２……固定子鉄心、６……ラジアル通風ダクト、８……
アキシャル通風ダクト、14……送風ファン、15……エア
ギャップ、18……クサビ、19……仕切板付クサビ、19a
……仕切板。
面図、第２図（ａ），（ｂ）は第１図のしゃへい板の立
面図およびその端部の要部切欠斜視図、第３図は第１図
の仕切板まわりの斜視図、第４図は第１図のIV−IV線に
沿う矢視断面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ線に沿う矢視
断面図、第６図は第１図のアキシャル通風ダクト及びエ
アギャップにおけるガス流動を示す説明図、第７図は第
６図の流速分布図、第８図は第１図の実施例の機内温度
上昇を示す曲線図、第９図は従来構造の上半部縦断面
図、第10図は第９図のラジアル通風ダクトにおける断面
図、第11図は第９図の流速分布を示す曲線図である。 ２……固定子鉄心、６……ラジアル通風ダクト、８……
アキシャル通風ダクト、14……送風ファン、15……エア
ギャップ、18……クサビ、19……仕切板付クサビ、19a
……仕切板。
Claims (1)
- 【請求項１】固定子の内周側にエアギャップを介して回
転する円筒形回転子と、鉄心ブロック間に設けられた複
数のラジアル通風ダクトおよび後退スロットの開口部に
設けられた複数のアキシャル通風ダクトを有する固定子
鉄心と、任意個数おきのアキシャル通風ダクトの軸方向
出口において前記後退スロットの開口端まで設けられた
仕切板と、固定子鉄心背部から前記ラジアル通風ダクト
を介してアキシャル通風ダクトに通風させる通風ファン
とを具備したことを特徴とする回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986161590U JPH0739329Y2 (ja) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | 回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1986161590U JPH0739329Y2 (ja) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | 回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6370260U JPS6370260U (ja) | 1988-05-11 |
| JPH0739329Y2 true JPH0739329Y2 (ja) | 1995-09-06 |
Family
ID=31088042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1986161590U Expired - Lifetime JPH0739329Y2 (ja) | 1986-10-23 | 1986-10-23 | 回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0739329Y2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6624223B2 (ja) | 2018-03-09 | 2019-12-25 | 株式会社明電舎 | 回転電機 |
| EP3547501A1 (de) | 2018-03-27 | 2019-10-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Statorsegment |
| EP3637585A1 (en) * | 2018-10-09 | 2020-04-15 | Siemens Gamesa Renewable Energy A/S | Segmented stator for an electric generator |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4430264Y1 (ja) * | 1966-01-28 | 1969-12-13 |
-
1986
- 1986-10-23 JP JP1986161590U patent/JPH0739329Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6370260U (ja) | 1988-05-11 |
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