JPS63501998A - 発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発　電　機 発明の分野 本発明は発電機に関し、％に、発電機に於る改良されたロータ冷却に関する。

発明の背景 発ｖｉ機として又はモータとして用いられる発電機の容量を、もしその各部品が 冷却されるならば、増加することができる。種々の冷却構成があり、典型的には 液体冷却剤の所要容量の熱容量がガス冷却剤以上であるが故に液体冷却剤がガス 冷却剤よりも好適である。

ステータの液体冷却剤は、ステータ部品が静止しているが故に特別な困難性を有 しない、そして、所要の冷却度を得るため十分にステータ全体にわたる液体流路 のために必要な接続を達成することは比較的簡単なことである。逆に、ロータ部 品の冷却は、装置の静止部分からロータべ冷却剤を導（ための手段が要求される ように多くの問題を有している。そして、これは結合、一体又は他の周知の種々 のものを要求する。

このような構造は装置の複雑性を増加し、装置の効率の損失となる。特に、もし 液体冷却剤が静止機械部品から回転機械部品への移送点で漏れた場合、風損と呼 称されるロータ及びステータアマチュア間の空隙に液体が駆動されることで強い 可能性がある。

同じ理由として、液体で冷却したロータに起る他の困難性が、冷却剤供給が一時 的に中断された時に発生する。このような中断にも拘わらず、ロータ内での熱の 発生が継続する。この状態はロータへの冷却剤の流れの中断の期間な超えて大き くなり、装置への重大な損傷となる。

本発明は前述の問題点の１つ又はそれ以上を克服することにある。

発明の要約 ロータ対ステータ空隙に対する漏れ冷却剤の通過を阻止するために構成されたロ ータ冷却を有する新規で改良された発電機な得ることが発明の第１の目的である 。

液体ロータ冷却な有する発電機において、冷、加削供給の中断の発生においても 冷却を確実に継続するための手段を提供することが発明の第１の目的である。

発明の第１の面は、アマチュアを含むステータを有する発電機装置において達成 される。ロータはアマチュア内の軸のまわりに回転するように設けられている。

この装置は油ポンプと同じポンプを有し、手段がロータ内に液流路をなすために 設けられている。この流路はロータの回転軸に位置する同軸端を有している。第 １移送管は軸上に配設され、ポンプと同様に各流路端の一方に接続され、第２移 送管は軸上て配設され第１移送管のまわりに同軸に設けられている。第２移送管 は各流路端の他方及び油溜めに接続されている。

前述の構成に鑑み、ポンプからの高圧冷却剤は第１移送管を介してロータに通過 されている。高圧液の通過の結果として発生するこのような漏れは、油溜めに接 続されたが故に低圧である第２移送管によって閉じこめられる。その結果として 、回転及び静止部品の接続部分において空隙への漏れは絶対的に最小又は無視で きる程度に遮断される。

本実施例によれば、移送管はそれらの各端部において結合部を有し且つロータと ステータの両方に関連して回転できる。この装置の作動中、ロータの回転及びこ の結合部の存在は、漏れを防ぐためのこの装置の能力をさらに増大するためこの ような位置に強力な封止を得るの疋効果的である。

本発明の他の面によれば、前述のようにここにはステータ、ロータ、ポンプ及び 油溜めが存在する。入口部がロータの冷却剤流路に設けられ、この入口部はロー タの回転軸上に位置している。この入口部はポンプに接続されている。流路かも の出口部はロータ上に位置し、且つ、入口部から液圧的に離間すると共に、入口 部と出口部間に液圧的に位置する流路の放射方向で内方に設けられた一部と同様 に、入口部の放射方向で外方向に配設されている。

発生する中断に鑑み、出口部の放射方向て伺方向に位置め遠心力を介して流れを 継続する。特別な場合において、このような流れは冷却剤供給の長さ方向の中断 を超えて継続される。

このような場合、冷却剤供給の中断はなおも延長され、冷却剤の溜まりが、この ような各位置において各部品に発生する熱な吸収し続ける出口部の放射方向で外 方向の位置における流路内に存在する。

他の目的及び進歩性は図面と共に説明する以下の明細書から明らかになる。

図面の説明 図面は発明によるブラシレス発電機よりなる発電装置の側断面図である。

好適な実施例の説明 発明による発電装置の実施例は、ブラシレス発電機と呼称される構成で図面に示 されている。しかしながら、この発明はブラシレス発電機又は発電機にさえも限 定されるものではないことが理解されるべきで、モータとして採用される発電装 置における適応性を見つけることができるものである。

この装置は符号１２で示されるステータの周囲に配設されたハウジング１０を有 している。このステータ１２は、その端部１６が見える巻線と同様のアマチュア １４を有している。このステータ１４は符号２０で示されるロータを受けるため の筒状内部開口部１８を有している。図面に示されるように、このロータ２０は 、相互に熱交換関係にある冷却剤管２４を備えた各主界磁巻線２２を有する多極 ロータである。冷却剤通路２４の特別な構成及び各巻線との相互関係は、１発電 機ロータ冷却”の名称で１９８５年７月１５日に出願され、出願番号第７５５． ２５５号で共通に譲渡されたバーニイ他の出願に対する引例により詳細に述べら れており、その詳細は引例に述べられている。

前述された各ロータ部品は、その対向側に設けられた各軸受６０及び軸２６の入 口端における各軸受２８により開口部１８内に設けられた中空軸２６上に設けら れている。

周知のように、ブラシレス発電機において、各巻線２２はステータ１２内へ電流 を誘導するための発電機用の主界磁巻線を構成している。各巻線２２を励磁する ため、通常三相からなる交流は、軸２６の中空内に設けられた整流ハウジング３ ２内に設けられた全波整流器（図示せず）によって整流される。符号３４で示さ れる各端子は、軸２６に位置するアマチュア３８を有する符号３６で示される励 磁体から整流器に三相の交流入力を供給する。この励磁体３６のための磁界は、 軸２６Ｖｃよって保持され各永久磁石４６を含む符号４４で示される永久磁石発 電機の界磁巻線４２から、整流後、励磁ステータ巻線４０を経て与えられる電流 によって構成されている。

ハウジング１０内の螺旋導管４８は各種ステータ部品を冷却するため”背鉄”と 呼ばれるものを有しており、本発明の部分を構成していない。ロータ及び共働す る各部品を冷却するため、ポンプ５０はロータ２０に接続された出口部５２及び 符号５６で示される液溜めに接続された入口部５４を有している。

ポンプ５０は、ロータ２０の回転軸上に配設され第１移送管５８に・対する潤滑 剤として作用する通常油からなる圧力をともなった冷却剤を有している。この移 送管５８はその対向各端部にほぼ球面状をなす各結合部６０を有している。図面 に示されるように、移送管５８の右手端部ハウジング１０内の第１ポートをなす 筒体６２内に回転自在に受けられている。この筒体６２は、ロータ２０の回転軸 上に位置する開口６４及び特にこのような開口６４の減少された直径部６５内に 配設されていることが明らかである。

この移送管５８の左手端部は、整流器ハウジング３２の一部ななすキャップ６８ 内の凹部６６内に受けられている。このように、冷却剤は、ポンプ５０から高圧 の移送管５８を経てその中に含まれている整流器部品を冷却するため整流器ハウ ジング３２の内部に流される。

このハウジング３２の対向側部において、ボートは冷却剤をハウジング３２に出 す作用をなし、且つ、矢印７０によって示されるようにロータ軸２６の内部とハ ウジング３２の境界間を通過する。この冷却剤は、軸２６１Ｃ導かれる全ての熱 を吸収するのと同様に整流器ハウジング３２の外部を冷却する。この冷却剤の流 路は、矢印８２により示されるように各冷却剤通路２４に対する対角開口８０及 び軸溝７８に連通するため、矢印７６で示されるように、軸２６内の分配器７４ を経る通路７２を有している。前述のパーニイ出願から明確にすることができる ように、これらの各通路２４は通常Ｕ形をなし、この液体は、対角開口８０を経 て最終的には分配器７４内の各ポケット８６（その中の１個のみが示されている ）に対して放射方向及び内部方向に移動し且つ移送管５８の外部に対して各開口 ８８を経て放射方向及び内部方向に移動するため、矢印８４によって示すように 、各通路２４から現出する。この流れは矢印９０によって示され、且つ、分配器 ７４内の開口９１の内部に冷却剤を供給すると共に、ハウジング１０の開口６４ と整列している。この分配器７４とハウジング１０の両方は、第２移送管９２の 端部上の結合部１００な受けるため筒体６２と類似でやや大である各筒体９８を 有している。この結合部１００は第１移送管５８上の各結合部６０と同一で且つ 各筒体９８に関して回転するための移送管９２を許容している。

ハウジング１０内の開口６４は油溜め５６に延びるライン１０４に対して開口１ ０２を介して開口している。この構成の結果として、第１及び第２移送管５８及 び９２間の環体内の冷却剤が液溜め５８の圧力に実質的に等しいほど極めて低い 圧力であることが明らかである。

動作する場合においては、第１可動体がロータ２０を回転させるために軸２６に 結合され、ポンプ５０を駆動させるためのい（らかの好適な電源が用いられる。

高圧下の冷却剤は第１移送管５８を経てロータ流路に入る。各結合部６０及び種 々の部品間で発生する相互回転の存在の故に、強力な封止が、高圧冷却剤でも漏 れから防ぐことができるような各位置に形成されている。しかしながら、漏れに 関し、これは開口６４及び第２移送管９２により決まる低圧領域内に漏れる。後 者はこの領域における低圧の故に各結合部１００によってもたらされる強力な封 止の恩恵を有し、開口１８における空隙に対してロータの各側部に沿って設けら れた第２移送管９２の放射方向及び外部方向に漏れる冷却剤のための傾向は、と もかく、極めて小さい。結局、この発明においては、風損が避けられる。

装置に冷却剤を送るためのポンプ５０の動作中における一時的な中断の場合にお いて、それにも拘わらず冷却剤の流れが発生することが明らかである。特に、油 溜め５６への接続が移送管５８により決められる入口部の放射方向及び外部方向 に位置する第２移送管９２を介しているが故に、ロータ２０の継続回転は、遠心 力がロータ内に含まれる冷却剤に対して印加されることを確実にする。このよう な遠心力の影響下で、出口部の放射方向及び内部方向に対する冷却剤は、冷却剤 が第２移送管９２の放射方向及び内部方向に残らなくなる迄、第２移送管９２を 経て及び流路な経て出口部の放射方向及び外部方向に冷却剤を駆動する。通常の 場合、このようなことが起る時間により、ポンプ５０からの流れが回復する。し かしながら、中断の間、冷却剤は冷却するために流れ続けることが明らかである 。

ポンプ５０からの流れが再び達成されなかった場合、冷却剤の環状溜りは第２移 送管９２の放射方向及び外部方向の位置に未だ残留し、それらの温度上昇となる 熱を吸収し続けるであろう。

国際調査報告　ｐｃ、ｒｌｕｓ８６１０ｈｓ。６゜

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. １．アマチュアを含むステータと； 前記アマチュア内の軸に回転自在に設けられたロータと； ボンブと； 油溜めと； 前記ロータ内の液流路を決めるための手段と、前記流路は前記軸上に位置する各 同軸端部を有し；前記各端部の一方及び前記ボンブに接続された前記軸上の第１ 移送管と；そして 前記第１移送管の周囲に同軸に且つ前記軸上に設けられた第２移送管とを備え、 前記第２移送管は前記各端部の他方及び前記油溜めに接続されている発電機。
2. ２．前記各移送管は、それらの各端部の各々に結合部を有し、且つ、前記ロータ 及び前記ステータに対して回転自在である請求の範囲第１項記載の発電機。
3. ３．前記流路は、ロータの各部品を冷却するため熱交換関係にある前記第２移送 管の放射方向及び外部方向に形成された支管を有する請求の範囲第１項記載の発 電機。
4. ４．前記装置は、少なくとも前記ロータ及び前記ステータを部分的に囲むハウジ ングを含み；前記ハウジングは前記軸上に位置する第１及び第２同軸ボートを有 すると共に前記各端部に面し、前記第１及び第２移送管は、前記第１及び第２ボ ート及び前記流路の端部間に相互に延びている請求の範囲第１項記載の発電機。
5. ５．ステータと； 軸のまわりを回転するため前記ステータに軸受され冷却剤流路を有するロータと 、 ボンブと； 油溜めと； 前記ボンブに接続され前記軸上の前記冷却剤流路への入口部と；そして 前記ロータ上の前記流路に接続され、前記入口部から液圧的に離間し、前記入口 部の放射方向及び外部方向に配設されさらに前記入口部及び出口部間に液圧的に 位置する前記流路の一部の放射方向及び外部方向に形成された出口部とよりなる 発電機。
6. ６．前記入口部及び前記出口部は前記入口部のまわりに環状に構成した前記出口 部と同軸であるようにした請求の範囲第５項記載の発電機。
7. ７．前記入口部，出口部，ボンブ及び油溜めの１つと相互接続した同軸で回転自 在な各移送管を有するようにした請求の範囲第６項記載の発電機。
8. ８．ハウジングと； 前記ハウジング内に設けられロータを受け入れる空間を有するアマチュアを備え たステータと；前記空間内に設けられたロータと； 前記空間内で軸のまわりを回転するように前記ロータを軸受する前記ハウジング 内の複数の軸受と；前記ロータ内に設けられ各対向端部を有する冷却剤流路と、 前記各端部は、軸方向に離間し他の前記端部の外方の放射方向に形成された一端 と同軸関係で、前記軸上に位置し、前記各端部間の前記流路は前記一端部の外方 の放射方向に少なくとも一部を有し； 前記各端部方向に開口し前記軸に整列する前記ハウジング内に設けられた同軸状 の第１及び第２ボートと、前記第２ボートは前記第１ボートの外方の放射方向に 形成され軸方向において互いに離間し；前記他端部及び前記第１ボート間に延び ると共に回転自在に受けられる各軸受端部を有する第１移送管と； 前記一端部及び前記第２ボート間に延びると共に回転自在に受けられる各軸受端 部を有する第２移送管と； 第１ボートに接続されたボンブと；そして前記第２ボートに接続された油溜め とよりなる発電機。