JP5358667B2

JP5358667B2 - 永久磁石式発電機

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Publication number: JP5358667B2
Application number: JP2011501349A
Authority: JP
Inventors: 大祐郡; 昭義小村; 雅寛堀
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Current assignee: Hitachi Ltd
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Filing date: 2009-02-27
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Description

本発明は、永久磁石式発電機に係り、特に、発電機内の温度を外気で熱交換して冷却する熱交換器を固定子の外周側に備えた永久磁石式発電機に関する。

近年、風力発電機の導入が飛躍的に増加しており、単機容量増加による経済性の向上のために、小型で大容量の永久磁石式発電機の需要が高まっている。しかしながら、永久磁石式発電機を小型で大容量化しようとすると、発熱量が増加するので、図１１に示すような永久磁石式発電機が提案されている。

即ち、永久磁石式発電機は、回転軸１に固定された回転子２と、その外周に空隙を介して配置された固定子３とをハウジング４で覆って密閉構造とし、前記固定子３の外周側に熱交換器５を備えている。この熱交換器５には冷却管１４が前記回転軸１の延在方向に沿って複数設置されており、冷却管１４に外気ａを流通させるために冷却管１４の排出側に電動ファン１５が設けられている。

このような熱交換器５を備えた永久磁石式発電機によれば、ハウジング４内を循環して回転子２や固定子３を冷却して昇温した内気（空気あるいは冷却風）ｂを、熱交換器５内に流通させることで冷却することができ、発熱量の増加を抑えている。

尚、熱交換器に機内を循環する内気を通過させることで発熱量の増加を抑える関連技術として特許文献１が存在する。

特開平２−７０２４７号公報

上記図１１に示すような永久磁石式発電機によれば、ある程度の発熱量を抑えることができる。しかしながら、熱交換器５内を通過する外気ａは、一方向から他方向に通過するので、熱交換器５の外気ａの導入側を通過するハウジング４内の内気ｂと、熱交換器５の外気ａの排出側を通過するハウジング４内の内気ｂとは冷却の度合いが異なり、排出側を通過するハウジング４内の内気ｂの温度が高くなることは避けられない。

その結果、固定子３の軸方向の温度は、図１２に示すように、熱交換器５の外気排出側に対向した領域が高くなるような温度勾配が生じる。

通常、永久磁石式発電機は、発電機内の温度上昇の最高値に基づいて設計しているので、温度上昇の最高値を許容しようと設計すると、発電機の構造を大型化しなければならず、単機容量を増加させて、小型の永久磁石式発電機を得ることは困難であった。

本発明の目的は、容量を増加させても内部の温度上昇の勾配が少なく、小型化が可能な永久磁石式発電機を提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明では、外気を流通させる熱交換器を経由して循環させる内気（空気あるいは冷却風）の風量を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多くする通風手段を設けたのである。

このように、内気（空気あるいは冷却風）の風量を、熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多く循環させることで、熱交換器の外気排出側に対向する領域の固定子や回転子の温度上昇を低減することができる。その結果、容量を増加させても温度上昇の最高値を低減させて永久磁石式発電機の軸方向の温度勾配をなくすことができるので、永久磁石式発電機を小型化することができるのである。

以上説明したように本発明によれば、容量を増加させても内部の温度上昇の勾配が少なく、小型化が可能な永久磁石式発電機を得ることができる。

本発明による永久磁石式発電機の第１の実施の形態を示す上半分の概略縦断面図。本発明による永久磁石式発電機の第２の実施の形態を示す図１相当図。本発明による永久磁石式発電機の第３の実施の形態を示す図１相当図。本発明による永久磁石式発電機の第４の実施の形態を示す図１相当図。本発明による永久磁石式発電機の第５の実施の形態を示す図１相当図。本発明による永久磁石式発電機の第６の実施の形態を示す図１相当図。本発明による永久磁石式発電機の第７の実施の形態を示す図１相当図。本発明による永久磁石式発電機の第８の実施の形態を示す熱交換器を省略した図１相当図。本発明による永久磁石式発電機の第９の実施の形態を示す図１相当図。本発明による永久磁石発電機を適用した風力発電システムを示す概略図。従来による永久磁石式発電機を示す図１相当図。図１１に示す永久磁石式発電機の固定子の温度分布図。

発明を実施するための形態

以下本発明による永久磁石式発電機の第１の実施の形態を図１に基づいて説明する。

永久磁石式発電機は、原動機に連結される回転軸１と、この回転軸１に固定された回転子２と、その外周に空隙を介して配置された固定子３と、これら回転子２と固定子３とを密閉して覆うハウジング４と、前記固定子３の外周側に位置する熱交換器５とを備えている。

前記回転子２は、電磁鋼板を軸方向に積層して構成された回転子鉄心６と、この回転子鉄心６の外径側に周方向に複数埋設された永久磁石７とを有し、前記回転子鉄心６の内径側には周方向に複数の軸方向通風路８が形成されている。また、回転子鉄心６は、ダクトピースＤＰを介して軸方向に複数の通風ダクト９を形成し、前記軸方向通風路８に連通させている。

さらに、前記回転軸１の前記回転子鉄心６の軸方向両側に対向する領域には、軸流ファン１０Ａ，１０Ｂが設けられ、ハウジング４内の内気ｂを回転子２及び固定子３の軸方向両側から中心側に向かって送風している。

前記固定子３は、電磁鋼板を軸方向に積層して構成した固定子鉄心１１と、この固定子鉄心１１に形成した巻線溝（図示せず）内に装着した固定子巻線１２とを有し、前記回転子鉄心１１はダクトピースＤＰを介して軸方向に複数の通風ダクト１３を形成している。

前記熱交換器５は、固定子３の軸方向寸法以上の長さを有し、固定子３の外径側に設置されている。そして、この熱交換器５は、複数の冷却管１４が前記回転軸１の延在方向に沿って設置されており、冷却管１４に外気ａを流通させるために冷却管１４の外気排出側に電動ファン１５を設けている。また、この熱交換器５は、前記ハウジング４内に連通しており、前記ハウジング４内の内気（空気あるいは冷却風）ｂが複数の冷却管１４の間を通って循環するように構成されている。

さらに、本実施の形態においては、回転子２のダクトピースＤＰの幅、云い代えれば通風ダクト９の軸方向に沿う幅ｔ１，ｔ２を変化させたのである。即ち、前記熱交換器５の外気導入側に対向する領域の通風ダクト９の幅ｔ１よりも、外気排出側に対向する領域の通風ダクト９の幅ｔ２を広く、例えば、幅ｔ２を幅ｔ１の２倍にしたのである。

以上説明のように構成した本実施の形態による永久磁石式発電機によれば、運転時において、軸流ファン１０Ａ，１０Ｂの作用によりハウジング４内の内気ｂは矢印に示すように、軸方向通風路８や通風ダクト９，１３を通って、熱交換器５内に至り、そこから再度軸流ファン１０Ａ，１０Ｂに戻るように循環する。このような内気ｂの循環により、発熱した回転子２や固定子３は冷却される。そして、回転子２や固定子３を冷却して昇温した内気ｂは、熱交換器５内の複数の冷却管１４で外気ａとの熱交換が行われて冷却される。

また、熱交換器５の冷却管１４内の外気ａは、外気導入側から外気排出側に進むにつれて内気ｂとの熱交換により次第に温度が上昇する。このため、外気排出側に対向する領域では外気ａと内気ｂとの熱交換率が低下する。しかし、外気排出側に対向する領域の通風ダクト９の幅ｔ２を広くして内気ｂの通風抵抗を低減させ、風量を外気導入側よりも多くしているので、結果的には回転子２及び固定子３の軸方向の温度勾配をなくして温度分布を均一化した冷却を行うことができる。その結果、図１２に示す最大温度が約２０％低減できて突出する温度上昇部分がなくなることが実験により確認された。したがって、均一化した温度に基づいて永久磁石式発電機を設計できるようになるので、容量を増加させても、小型化できる永久磁石式発電機を得ることができる。

本実施の形態において、熱交換器５の外気導入側に対向する領域の通風ダクト９の幅ｔ１よりも、外気排出側に対向する領域の通風ダクト９の幅ｔ２を広くした構成が、本発明による外気を流通させる熱交換器を経由して循環させる内気の風量を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多くする通風手段や風量増加手段となる。さらに、通風ダクト９の幅ｔ２を広くした構成は、通風抵抗を低減させる通風手段や通風抵抗低減手段でもある。

尚、本実施の形態においては、回転子２の軸方向の通風ダクト９設置数を７箇所とし、そのうち図１２に示す最大温度となる部分の近傍の２箇所の通風ダクト９の幅ｔ２を広くしたが、これらに限定されるものではない。

また、本実施の形態において、外気排出側に対向する領域の固定子２の軸方向端部に位置する通風ダクト９の幅が、外気入気側と同じ幅ｔ１にしている。その理由は、軸流ファン１０Ｂからの冷却された内気ｂが、直接回転子２の通風ダクト９及び固定子３の通風ダクト１３に導入されて回転子２や固定子３の軸方向端部を直接冷却するために、図１２に示すように、温度上昇値が低くなるのであり、そのために、外気排出側に対向する領域の軸方向端部に位置する通風ダクト９の幅ｔ２を、外気導入側の風通ダクトの幅ｔ１と同じにし、外気排出側に対向する領域の軸方向端部から外気導入側寄りに位置する通風ダクト９の幅ｔ２を最大としたのである。

ところで、本実施の形態は、外気排出側に対向する領域の通風ダクト９の幅ｔ２を、外気導入側の風通ダクトの幅ｔ１よりも大きくして、内気ｂの風量を、前記熱交換器５の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多くしたものであるが、同じ幅ｔ１の通風ダクト９の設置数を、前記熱交換器５の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多くして内気ｂの風量を増加させるようにしてもよい。さらに、図１２に示す最大温度上昇部に対向する領域の通風ダクト９の設置数を多くし、そこから軸方向両側に行くにしたがい、通風ダクト９の設置数漸減させるようにしてもよい。

次に、本発明による第２の実施の形態を図２に基づいて説明する。尚、図１と同一符号は同一構成部材を示すので、再度の詳細な説明は省略する。

本実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と異なる構成は、広幅にした回転子２の通風ダクト９の幅ｔ１と対向する固定子３の通風ダクト１３の幅Ｔ２を残る通風ダクト１３の幅Ｔ１よりも広くしたのである。

このように構成することで、広幅にした回転子２の通風ダクト９からの内気ｂや軸流ファン１０Ｂからの内気ｂが、固定子３の広幅にした通風ダクト１３に円滑に流れ込み易くなる。その結果、最大温度上昇部への内気ｂの流量をより増大させることができるので、効率よく冷却することができるのである。

図３は、本発明による第３の実施の形態を示すもので、固定子３の通風ダクト１３の幅が異なるほかは、第１の実施の形態と同じ構成である。

本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる構成は、広幅にした回転子２の通風ダクト９と対向する固定子３の通風ダクト１３の幅Ｔ２を最大とし、そこから軸方向両側に向かって通風ダクト１３の幅をＴ３，Ｔ１と云うように徐々に狭くした（漸減した）のである。

このように構成することで、固定子３の温度分布に合わせてより木目細かに内気ｂの通風量を分配することができ、温度分布をより均一化させることができるのである。

図４は、本発明による第４の実施の形態を示すもので、回転子２の通風ダクト９の幅が異なるほかは、第１の実施の形態と同じ構成である。

本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる構成は、熱交換器５の外気排出側の最大温度上昇部に対向する領域の回転子２の通風ダクト９の幅ｔ４を最大とし、そこから軸方向両側に向かって通風ダクト９の幅をｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ８と徐々に狭くしたのである。

このように構成することで、固定子３の温度分布に合わせて木目細かな冷却を行うことができ、温度分布をより均一化することができる。

図５は、本発明による第５の実施の形態を示すもので、回転子２の軸方向通風路８の断面積が異なるほかは、第１の実施の形態と同じ構成である。

本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる構成は、熱交換器５の外気排出側の最大温度上昇部に対向する領域の回転子２の軸方向通風路８の断面積Ｄ１を最大とし、そこから軸方向両側に向かって軸方向通風路８の断面積をＤ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６と徐々に小さくしたのである。

このように構成することで、第４の実施の形態と同等の効果を奏することができる。尚、断面積Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６の大きさは、必ずしも最大の断面積Ｄ１から軸方向両側に漸減させるもの限定されるものではなく、永久磁石式発電機の機種や内気ｂの循環路によって各断面積Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６の大きさを任意に変化させるようにし、結果的に最大温度上昇部に供給される内気ｂの風量が最大になるようにすればよい。

図６は、本発明による第６の実施の形態を示すもので、回転子２の軸方向通風路８の断面積が異なることと、熱交換器５の構成が異なるほかは、第１の実施の形態と同じ構成である。

本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる構成は、熱交換器５の冷却管１４Ａ，１４Ｂが、軸方向中間から軸方向両側に向かって形成され、冷却管１４Ａ，１４Ｂの軸方向両端側に対向して夫々電動ファン１５Ａ，１５Ｂが設置され、外気ａを軸方向中間から導入し、軸方向両側から排出するように構成されている点と、回転子２の通風ダクト９の幅ｔ２を、熱交換器５の外気排出側に夫々対向する領域で最大とし、それ以外は通風ダクト９の幅ｔ１を幅ｔ２よりも狭くした点である。

このように、外気導入が一箇所で、外気排気が２箇所存在する熱交換器５に対しても、本発明は適用でき、各実施の形態と同等の効果を奏することができる。

尚、本実施の形態において、熱交換器５の冷却管１４Ａ，１４Ｂの設置形状を同じにして、電動ファン１５Ａ，１５Ｂを撤去し、代わりに冷却管１４Ａ，１４Ｂの軸方向中間に、図６の２点鎖線で示すように、電動ファン１５を設置するようにしてもよい。

この場合、電動ファン１５を押し込み型として、外気ａを軸方向中間から導入して軸方向両側から排出するようにしてもよく、また、電動ファン１５を吸引法型として、外気ａを軸方向両側から導入して軸方向中間から排出するようにしてもよい。ただ、外気ａの流通方向が図６と逆となる場合には、回転子２の通風ダクト９の幅を軸方向両端部よりも軸方向中間部で広くなるようにする必要がある。

図７は、本発明による第７の実施の形態を示すもので、回転子２を構成する一部が異なるほかは、第１の実施の形態と同じ構成である。

本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる構成は、回転子２の広い幅ｔ２の通風ダクト８に隣接する回転子鉄心６に埋設される永久磁石７Ａを、他の部分に埋設される永久磁石７の磁力よりも大きくしたのである。

このように構成することで、第１の実施の形態と同等の効果を送することは勿論、広い幅ｔ２の通風ダクト８により低下する磁力を補強して軸方向に磁力を均一化することができるので、電気的特性の低下や、回転軸１を両側で支承する軸受装置に作用する荷重を均一化することができる。

図８は、本発明による第８の実施の形態を示すもので、回転子２を構成する一部が異なるほかは、第１の実施の形態と同じ構成である。

本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる構成は、熱交換器５の外気排出側に対向する領域の回転子鉄心６の外径ｄ２を、外気導入側に対向する領域の外径ｄ１よりも小径にし、固定子鉄心１１の内周面との空隙を広くしたのである。

このように構成することで、熱交換器５の外気排出側に対向する領域の回転子２と固定子３間の空隙への内気ｂの導入が容易になり、外気排出側に生じる最大温度を低下させて温度分布を均一化することができる。

図９は、本発明による第９の実施の形態を示すもので、回転子２を構成する一部が異なるほかは、第１の実施の形態と同じ構成である。

本実施の形態において、第１の実施の形態と異なる構成は、回転子鉄心６に埋設する永久磁石７を、永久磁石７Ａ，７Ｂに軸方向に分割して埋設したのである。

このように構成することで、第１の実施の形態と同等の効果を奏する外、永久磁石７Ａ，７Ｂに発生する渦電流損による発熱量を低減させることができ、永久磁石式発電機全体の温度上昇を抑えることができる。

さらに、図１０は、各実施の形態による永久磁石式発電機を、風力発電システムに適用した例を示す。

永久磁石式発電機１００は、原動機である風車１０１に減速手段１０２を介して回転的に接続され、風車ナセル１０３内に設置されている。そして、永久磁石式発電機１００は、負荷１０４に対し、電力変換機１０５を解して電気的に接続され、発電運転を行う。

尚、永久磁石式発電機１００は、風車１０１に減速手段１０２を介して回転的に接続されたものであるが、風車１０１に対して直結してもよい。

このように、風力発電システムに、本発明による小型で大容量の永久磁石式発電機１００を適用することで、風車ナセル１０３全体を小型化することができる。

上記各実施の形態は、風力発電システムに適用できる永久磁石式発電機について説明したが、原動機として水車、エンジン、タービン等に連結して用いることも可能である。

Claims

固定子と永久磁石を埋設した回転子とをハウジング内に収納し、固定子の外周側に設置し外気を流通させてハウジング内の冷却風を循環させて冷却する熱交換器を備え、前記熱交換器は、前記回転子が固定された回転軸の軸方向に沿って配置された複数の冷却管を備え、前記熱交換器の外気導入側から前記冷却管に導入した外気と前記冷却風との熱交換によって前記冷却風を冷却して、冷却された前記冷却風を前記ハウジング内に戻すと共に、前記冷却風と熱交換した前記外気を前記熱交換器の外気排出側から排出し、冷却された前記冷却風は、前記回転子および前記固定子に通風されて前記回転子および前記固定子を冷却し、それによって、前記熱交換器は固定子の軸方向の温度が前記熱交換器の前記外気導入側よりも前記熱交換器の前記外気排出側に対向した領域で高くなるように構成された永久磁石式発電機において、
前記熱交換器を経由して循環させ回転子の内径側から外径側に流通する前記冷却風の風量を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多くする風量増加手段を設け、
前記冷却管の外気排出側の端と対向させて前記熱交換器に電動ファンを設置し、前記電動ファンにより前記冷却管に外気を導入するように構成し、
前記風量増加手段は、前記熱交換器の外気導入側に対向する領域における回転子の通風ダクトの幅よりも外気排出側に対向する領域における回転子の通風ダクト幅を広くして構成され、
前記外気排出側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力を前記外気導入側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力よりも大きくして構成したことを特徴とする永久磁石式発電機。
固定子と永久磁石を埋設した回転子とをハウジング内に収納し、固定子の外周側に設置し外気を流通させてハウジング内の冷却風を循環させて冷却する熱交換器を備え、前記熱交換器は、前記回転子が固定された回転軸の軸方向に沿って配置された複数の冷却管を備え、前記熱交換器の外気導入側から前記冷却管に導入した外気と前記冷却風との熱交換によって前記冷却風を冷却して、冷却された前記冷却風を前記ハウジング内に戻すと共に、前記冷却風と熱交換した前記外気を前記熱交換器の外気排出側から排出し、冷却された前記冷却風は、前記回転子および前記固定子に通風されて前記回転子および前記固定子を冷却し、それによって、前記熱交換器は固定子の軸方向の温度が前記熱交換器の前記外気導入側よりも前記熱交換器の前記外気排出側に対向した領域で高くなるように構成された永久磁石式発電機において、
前記熱交換器を経由して循環させ回転子の内径側から外径側に流通する前記冷却風の風量を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多くする風量増加手段を設け、
前記冷却管の外気排出側の端と対向させて前記熱交換器に電動ファンを設置し、前記電動ファンにより前記冷却管に外気を導入するように構成し、
前記風量増加手段は、前記熱交換器の外気排出側に対向する固定子の温度上昇が最大となる領域に対向する回転子の通風ダクトの幅を最大にし、この最大の幅にした通風ダクトから離れるにしたがって通風ダクトの幅を漸減させて構成され、
前記外気排出側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力を前記外気導入側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力よりも大きくして構成したことを特徴とする永久磁石式発電機。
固定子と永久磁石を埋設した回転子とをハウジング内に収納し、固定子の外周側に設置され外気を流通させてハウジング内の冷却風を循環させて冷却する熱交換器を備え、前記回転子には軸方向通風路とこの軸方向通風路と連通し軸方向に複数形成された半径方向の通風ダクトとを有し、前記固定子には軸方向に複数形成された半径方向の通風ダクトを有し、前記熱交換器は、前記回転子が固定された回転軸の軸方向に沿って配置された複数の冷却管を備え、前記熱交換器の外気導入側から前記冷却管に導入した外気と前記冷却風との熱交換によって前記冷却風を冷却して、冷却された前記冷却風を前記ハウジング内に戻すと共に、前記冷却風と熱交換した前記外気を前記熱交換器の外気排出側から排出し、冷却された前記冷却風は、前記回転子および前記固定子に通風されて前記回転子および前記固定子を冷却し、それによって、前記熱交換器は固定子の軸方向の温度が前記熱交換器の前記外気導入側よりも前記熱交換器の前記外気排出側に対向した領域で高くなるように構成された永久磁石式発電機において、
前記熱交換器を経由して循環し回転子の軸方向通風路と通風ダクトを流通させて内径側から外径側に通過させる前記冷却風の風量を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多くする風量増加手段を設け、
前記冷却管の外気排出側の端と対向させて前記熱交換器に電動ファンを設置し、前記電動ファンにより前記冷却管に外気を導入するように構成し、
前記風量増加手段は、前記熱交換器の外気導入側に対向する領域における回転子の通風ダクトの幅よりも外気排出側に対向する領域における回転子の通風ダクト幅を広くして構成され、
前記外気排出側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力を前記外気導入側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力よりも大きくして構成したことを特徴とする永久磁石式発電機。
固定子と永久磁石を埋設した回転子とをハウジング内に収納し、固定子の外周側に設置され外気を流通させてハウジング内の冷却風を循環させて冷却する熱交換器を備え、前記回転子には軸方向通風路とこの軸方向通風路と連通し軸方向に複数形成された半径方向の通風ダクトとを有し、前記固定子には軸方向に複数形成された半径方向の通風ダクトを有し、前記熱交換器は、前記回転子が固定された回転軸の軸方向に沿って配置された複数の冷却管を備え、前記熱交換器の外気導入側から前記冷却管に導入した外気と前記冷却風との熱交換によって前記冷却風を冷却して、冷却された前記冷却風を前記ハウジング内に戻すと共に、前記冷却風と熱交換した前記外気を前記熱交換器の外気排出側から排出し、冷却された前記冷却風は、前記回転子および前記固定子に通風されて前記回転子および前記固定子を冷却し、それによって、前記熱交換器は固定子の軸方向の温度が前記熱交換器の前記外気導入側よりも前記熱交換器の前記外気排出側に対向した領域で高くなるように構成された永久磁石式発電機において、
前記熱交換器を経由して循環し回転子の軸方向通風路と通風ダクトを流通させて内径側から外径側に通過させる前記冷却風の風量を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多くする風量増加手段を設け、
前記冷却管の外気排出側の端と対向させて前記熱交換器に電動ファンを設置し、前記電動ファンにより前記冷却管に外気を導入するように構成し、
前記風量増加手段は、前記熱交換器の外気排出側に対向する固定子の温度上昇が最大となる領域に対向する回転子の通風ダクトの幅を最大にし、この最大の幅にした通風ダクトから離れるにしたがって通風ダクトの幅を漸減させて構成され、
前記外気排出側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力を前記外気導入側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力よりも大きくして構成したことを特徴とする永久磁石式発電機。
前記風量増加手段は、前記熱交換器の外気導入側に対向する領域における回転子の通風ダクトの数よりも外気排出側に対向する領域における回転子の通風ダクトの数を多くして構成されていることを特徴とする請求の範囲１〜４のいずれかに記載の永久磁石式発電機。
前記風量増加手段は、前記熱交換器の外気排出側に対向する固定子の温度上昇が最大となる領域に対向する回転子の通風ダクトの数を最大にし、この最大の数にした通風ダクトから離れるにしたがって通風ダクトの数を漸減させて構成されていることを特徴とする請求の範囲１〜４のいずれかに記載の永久磁石式発電機。
前記通風ダクトの数は、軸方向の数であることを特徴とする請求の範囲５又は６記載の永久磁石式発電機。
前記固定子の通風ダクトの幅を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で広くしたことを特徴とする請求の範囲１〜７のいずれかに記載の永久磁石式発電機。
前記回転子に埋設した永久磁石を軸方向に分割したことを特徴とする請求の範囲１〜４のいずれかに記載の永久磁石式発電機。
固定子と永久磁石を埋設した回転子とをハウジング内に収納し、固定子の外周側に設置し外気を流通させてハウジング内の冷却風を循環させて冷却する熱交換器を備え、前記熱交換器は、前記回転子が固定された回転軸の軸方向に沿って配置された複数の冷却管を備え、前記熱交換器の外気導入側から前記冷却管に導入した外気と前記冷却風との熱交換によって前記冷却風を冷却して、冷却された前記冷却風を前記ハウジング内に戻すと共に、前記冷却風と熱交換した前記外気を前記熱交換器の外気排出側から排出し、冷却された前記冷却風は、前記回転子および前記固定子に通風されて前記回転子および前記固定子を冷却し、それによって、前記熱交換器は固定子の軸方向の温度が前記熱交換器の前記外気導入側よりも前記熱交換器の前記外気排出側に対向した領域で高くなるように構成された永久磁石式発電機において、
前記熱交換器を経由して循環させ回転子の内径側から外径側に流通する前記冷却風の通風抵抗を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で低減させる通風抵抗低減手段を設け、
前記冷却管の外気排出側の端と対向させて前記熱交換器に電動ファンを設置し、前記電動ファンにより前記冷却管に外気を導入するように構成し、
前記通風抵抗低減手段は、前記熱交換器の外気導入側に対向する領域における回転子の通風ダクトの幅よりも外気排出側に対向する領域における回転子の通風ダクト幅を広くして構成され、
前記外気排出側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力を前記外気導入側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力よりも大きくして構成したことを特徴とする永久磁石式発電機。
固定子と永久磁石を埋設した回転子とをハウジング内に収納し、固定子の外周側に設置し外気を流通させてハウジング内の冷却風を循環させて冷却する熱交換器を備え、前記熱交換器は、前記回転子が固定された回転軸の軸方向に沿って配置された複数の冷却管を備え、前記熱交換器の外気導入側から前記冷却管に導入した外気と前記冷却風との熱交換によって前記冷却風を冷却して、冷却された前記冷却風を前記ハウジング内に戻すと共に、前記冷却風と熱交換した前記外気を前記熱交換器の外気排出側から排出し、冷却された前記冷却風は、前記回転子および前記固定子に通風されて前記回転子および前記固定子を冷却し、それによって、前記熱交換器は固定子の軸方向の温度が前記熱交換器の前記外気導入側よりも前記熱交換器の前記外気排出側に対向した領域で高くなるように構成された永久磁石式発電機において、
前記熱交換器を経由して循環させ回転子の内径側から外径側に流通する前記冷却風の通風抵抗を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で低減させる通風抵抗低減手段を設け、
前記冷却管の外気排出側の端と対向させて前記熱交換器に電動ファンを設置し、前記電動ファンにより前記冷却管に外気を導入するように構成し、
前記通風抵抗低減手段は、前記熱交換器の外気排出側に対向する固定子の温度上昇が最大となる領域に対向する回転子の通風ダクトの幅を最大にし、この最大の幅にした通風ダクトから離れるにしたがって通風ダクトの幅を漸減させて構成され、
前記外気排出側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力を前記外気導入側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力よりも大きくして構成したことを特徴とする永久磁石式発電機。
前記通風抵抗低減手段は、前記熱交換器の外気排出側に対向する固定子の温度上昇が最大となる領域に対向する通風抵抗を最小とし、この最小の通風抵抗にした領域から離れるにしたがって通風抵抗を漸増させるように構成されていることを特徴とする請求の範囲１０又は１１に記載の永久磁石式発電機。
固定子と永久磁石を埋設した回転子とをハウジング内に収納し、固定子の外周側に設置し外気を流通させてハウジング内の内気を循環させて冷却する熱交換器を備え、前記熱交換器は、前記回転子が固定された回転軸の軸方向に沿って配置された複数の冷却管を備え、前記熱交換器の外気導入側から前記冷却管に導入した外気と前記冷却風との熱交換によって前記冷却風を冷却して、冷却された前記冷却風を前記ハウジング内に戻すと共に、前記冷却風と熱交換した前記外気を前記熱交換器の外気排出側から排出し、冷却された前記冷却風は、前記回転子および前記固定子に通風されて前記回転子および前記固定子を冷却し、それによって、前記熱交換器は固定子の軸方向の温度が前記熱交換器の前記外気導入側よりも前記熱交換器の前記外気排出側に対向した領域で高くなるように構成されたた永久磁石式発電機において、
外気を流通させる前記熱交換器を経由して循環させる内気の風量を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多くする通風手段を設け、
前記冷却管の外気排出側の端と対向させて前記熱交換器に電動ファンを設置し、前記電動ファンにより前記冷却管に外気を導入するように構成し、
前記通風手段は、前記熱交換器の外気導入側に対向する領域における回転子の通風ダクトの幅よりも外気排出側に対向する領域における回転子の通風ダクト幅を広くして構成され、
前記外気排出側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力を前記外気導入側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力よりも大きくして構成したことを特徴とする永久磁石式発電機。
固定子と永久磁石を埋設した回転子とをハウジング内に収納し、固定子の外周側に設置し外気を流通させてハウジング内の内気を循環させて冷却する熱交換器を備え、前記熱交換器は、前記回転子が固定された回転軸の軸方向に沿って配置された複数の冷却管を備え、前記熱交換器の外気導入側から前記冷却管に導入した外気と前記冷却風との熱交換によって前記冷却風を冷却して、冷却された前記冷却風を前記ハウジング内に戻すと共に、前記冷却風と熱交換した前記外気を前記熱交換器の外気排出側から排出し、冷却された前記冷却風は、前記回転子および前記固定子に通風されて前記回転子および前記固定子を冷却し、それによって、前記熱交換器は固定子の軸方向の温度が前記熱交換器の前記外気導入側よりも前記熱交換器の前記外気排出側に対向した領域で高くなるように構成されたた永久磁石式発電機において、
外気を流通させる前記熱交換器を経由して循環させる内気の風量を、前記熱交換器の外気導入側よりも外気排出側に対向する領域で多くする通風手段を設け、
前記冷却管の外気排出側の端と対向させて前記熱交換器に電動ファンを設置し、前記電動ファンにより前記冷却管に外気を導入するように構成し、
前記通風手段は、前記熱交換器の外気排出側に対向する固定子の温度上昇が最大となる領域に対向する回転子の通風ダクトの幅を最大にし、この最大の幅にした通風ダクトから離れるにしたがって通風ダクトの幅を漸減させて構成され、
前記外気排出側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力を前記外気導入側に対向する領域の回転子に埋設した永久磁石の磁力よりも大きくして構成したことを特徴とする永久磁石式発電機。
請求の範囲１〜１４のいずれかに記載の永久磁石式発電機を用いたことを特徴とする風力発電システム。