JP2013509145A - 電気ジェネレータ - Google Patents

Abstract

本発明は、
−ロータ；
−ロータを取り巻くステータ；
−ハウジング；
−水出口と水入口および冷却水を通して案内するためのロータとステータ内の通路を備えた、水駆動される冷却装置；
を有し、
−ハウジングが閉鎖されており；
−水駆動される冷却装置が、ジェネレータの唯一の冷却装置である、
電気ジェネレータに関する。
【選択図】図１

Description

本発明は、特にジェネレータを駆動するウォータータービンを備えた水力発電所用の、電気ジェネレータに関するものである。本発明は、特に、ジェネレータの冷却システムに関する。

この種のジェネレータは、たとえば特許文献１から知られている。

ジェネレータは、ロータを有し、さらにロータを取り巻くステータを有している。ステータは、たとえば、薄板パケットとして形成されている。ロータとステータは、ハウジングによって包囲されている。冷却装置は、空気によっても、水によっても、冷却媒体によっても駆動される。

そのために、ハウジングは、冷却水用の入口を有している。ロータとステータは、通路を有し、その通路を通して冷却水を案内することができる。冷却水は、冷却水入口で流入し、全通路を貫流して、冷却水出口において再びハウジングから流出する。

同じように、冷却空気が冷却空気入口を通してハウジング内へ導入されて、ジェネレータ内に含まれる自由空間を貫流し、その際にロータとステータの回りに注がれ、その際に加熱され、冷却空気出口において再びハウジングから流出する。

冷却空気および冷却水で駆動されるこの種の冷却装置は、問題がある。それによって得られる冷却が、十分でないことが多い。ジェネレータの関与する構成部品の許容できない加熱がもたらされ、従って場合によってはその故障がもたらされる。

ドイツ公開公報ＤＥ２００９１９２９５Ａ１

本発明の課題は、冒頭で挙げた種類の電気ジェネレータを、冷却がより効率的であり、従って、ジェネレータの全構成部品を最大許容される温度のもとで維持するのに十分であるように、形成することである。さらに、冷却と結びついた構造的な費用を減少させようとしている。

この課題は、請求項１の特徴を有する電気ジェネレータによって解決される。

それによれば、ジェネレータのハウジングが閉鎖されている。冷却装置は、水冷却装置のみを有し、従って空気冷却装置を持たない。

発明者は、ジェネレータのハウジングが閉鎖されている場合には、空気冷却装置を省くことができることを、認識した。彼は、さらにそれについて、以下の理由を認識した：発明に基づくジェネレータにおいては、ハウジングによって包囲される、ロータとステータを取り巻く空気は、ジェネレータが空気によって貫流される従来のジェネレータの場合よりも強く加熱される。従って冷却水の温度とハウジング内に封じ込められた空気の温度との間を大きな温度勾配が支配する。従って空気から冷却水への熱移動が、特に好ましくなる。冷却水は、空気に含まれる熱エネルギを吸収し、それを確実に逃がす。場合によってはその際に、冷却水の流量を増大させることが、好ましく、あるいは必要となる。しかし、これは、問題にはならない。

本発明によって得られる利点は、以下の如くである：
−水だけで駆動される冷却システムは効率的であって、特にたとえば３００ＭＶＡからの、高出力の機械の場合でも、ジェネレータの本来の構成部品の過熱が排除されている。
−冷却空気装置が省かれているので、従来のジェネレータの場合よりも、投資コストもずっと小さくなる；ハウジングに空気接続端が不要であり、水と空気の間の熱交換のための配管も不要である。
−ジェネレータのスペース需要も、同様に減少する。

本発明と従来技術を、図面を用いて詳細に説明する。図には、詳細には、以下のものが示されている。

図１は、本発明に基づくロータの軸断面を図式的に示している。 図２は、従来技術に基づく電気ジェネレータを、ここでも軸断面で示している。 図３は、突極機の本発明に基づくロータを軸断面で示している。 図４は、突極機の一部を拡大して示している。

図１に示すジェネレータは、ロータ１、ステータ２およびハウジング３を有している。軸は、図示されておらず、回転軸４のみが示されている。

本発明従って最も重要な部材は、冷却装置である。これは、水のみで駆動される。ハウジング３は、水入口５．１と水出口５．２を有している。冷却水の推移は示されていない。しかし、冷却水が通路を通って、場合によってはここには図示されないワインディングヘッドも通って、ロータ１とステータ２内へ流入することは、理解される。

ハウジング内に、空気が封入されている。例えば、ロータ１とステータ２の間のエアギャップ６を参照。封入されている空気は、駆動の間に著しく加熱される。というのは、外部の空気−流れ循環が存在せず、外部の水−流れ循環のみが存在するからである。空気と水の間の温度勾配が高いことに基づいて、空気と水の間で極めて効率的な熱移動が行なわれる。冷却水は、熱を吸収して、それを外部へ運び去る。そこには一般に熱交換器が配置されており、それが冷却水の温度を下げる。

念のために、ジェネレータの他の構成部品を参照するよう指示する。すなわちブレーキ７、さらに２つの押圧プレート８．１、８．２が設けられている。

ここで、閉鎖されたハウジングについて語る場合に、それは、ハウジング３が外部の環境に対して気密に閉鎖されていることは、意味しない。空気流入と空気流出も許す、製造に基づく間隙は、存在することができる。しかし、空気の流量は極めてわずかであるので、何の役割も果たさない。重要なことは、ハウジング３によって包囲される空間内に主要量の空気が残ることである。漏れは、取り立てて言うほどの空気交換が行なわれない程度にわずかである。すなわち、たとえば１駆動時間後にまだ、いずれにしてもハウジング内に含まれる空気体積の５０％より多くが存在する。

ハウジングは、それぞれ空気入口と空気出口を有することができる。これら両者の少なくとも１つが、調節可能または制御可能であるので、定められた空気漏れを得ることができる。

図２に示すジェネレータは、ロータ１を有している。ハブ１．１がロータパケット１．２を支持している。このロータパケットは、押圧プレート８によって軸方向に締め付けられている。ロータパケットの溝内へ巻き線１．３が挿入されている。巻き線の軸方向中央ヘッドが、ロータパケット１．２から突出している。ハブ１．１は、その軸方向端部に−表示において上−ワインディングヘッド１．４を支持している。ロータ１が、回転軸４を中心に回転する。

図３と４に示すジェネレータは、突極機である。図３には、薄板チェーン１０、極巻き線１１、磁極片１２、ワインディングヘッド１３およびステータ１４が見られる。

薄板チェーン１０とステータ１４の前側の端部において、渦１５の形式の空気の流れが生じる。

１ ロータ
１．１ ハブ
１．２ ロータ薄板パケット
１．３ 巻き線
１．４ ワインディングヘッド
２ ステータ
３ ハウジング
４ 回転軸
５．１ 水入口
５．２ 水出口
６ エアギャップ
７ ブレーキ
８ 押圧プレート
８．１ 押圧プレート
８．２ 押圧プレート
１０ 薄板チェーン
１１ 極巻き線
１２ 磁極片
１３ ワインディングヘッド
１４ ステータ
１５ 渦

Claims (2)

1. １．１ ロータ（１）；
   １．２ ロータ（１）を取り巻くステータ（２）；
   １．３ ハウジング（３）；
   １．４ 水入口（５．１）と水出口（５．２）および冷却水を通して案内するための、ロータ（１）とステータ（２）内の通路を備えた、水駆動される冷却装置；
   を有する、電気ジェネレータであって、
   １．５ ハウジング（３）が閉鎖されており；
   １．６ 水駆動される冷却装置が、ジェネレータの唯一の冷却装置である、
   前記電気ジェネレータ。
2. ハウジング（３）が、それぞれ空気入口と空気出口を有し、そのうちの少なくとも１つに、調節可能な開放幅が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気ジェネレータ。

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