JPWO2014083687A1 - 回転電機システム及び風力発電システム - Google Patents
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Abstract
本発明は、動作範囲が狭くなることはなく、しかも、電力変換器を十分に冷却でき性能劣化に至ることのない回転電機システムを提供する。本発明による回転電機システムは、第1の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第1の固定子、第1の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第1の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第1の回転子から成る第1の回転電機と、第2の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第2の固定子、第2の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第2の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第2回転子から成る第2の回転電機と、前記第1及び第2の回転電機と電気的に接続され、かつ、前記第1及び第2の回転子鉄心のいずれかに、これらの回転時に回転するように設置されている電力変換器とを備えていることを特徴とする。
Description
本発明は回転電機システム及び風力発電システムに係り、特に、第1の回転電機(主発電機)と第2の回転電機(補助発電機)、及びこれらのいずれかに設置されて回転子と共に回転する電力変換器を備えているものに好適な回転電機システム及び風力発電システムに関する。
近年、地球温暖化防止のため風力発電或いは太陽光発電等のような自然エネルギーを利用した発電システムが注目を浴びている。この中で、風力を利用した風力発電システムでは、発電装置として交流励磁式回転電機を使用する例が多い。
風力発電システムの発電装置として交流励磁式回転電機を使用する場合、運転中は、回転している回転子内の回転子巻線に励磁電力を供給する必要がある。通常は、回転子巻線に電力を供給するために、スリップリング及びブラシを設け、回転するスリップリングにブラシを接触させ通電するようにしている。
しかし、風力発電システムにおいて発電運転を行うためのエネルギーは大きく、発電運転を行う上での励磁電力供給用にスリップリング及びブラシを設けると、ブラシの摩耗が進んでしまうため、定期的なメンテナンスが必要となる。
ところが、風力発電システムでは、交流励磁式回転電機は、風車のタワー上にあるナセル内に設置されており、定期的なメンテナンスは、ナセル内という限られた空間内で行う必要があり、ブラシレス化などのメンテナンス軽減が求められていた。
ブラシレスの交流励磁同期回転電機として、例えば、特許文献1に記載されたものがある。この特許文献1には、交流励磁同期発電機と同軸に回転励磁機と電力変換器を設けて電力系統の電力を直流に整流し、回転励磁機の固定子に通電させ、同期発電機の原理により回転子に電力を供給した後、電力変換器により、電圧、周波数を変換した電力を交流励磁同期発電機の回転子に電力を供給し、発電運転を行うことが記載されている。この特許文献1の構成によると、電力変換器は回転子に取り付けられるため、回転子の回転に伴い、電力変換器は回転することになる。
従来の一般的な交流励磁同期発電機では、同期速度以下の場合は、電力系統の電力を電力変換器を通して回転子に供給し、同期速度以上の場合は、回転子の電力を電力変換器を通して電力系統に供給している。
しかしながら、特許文献1では、電力系統から交流励磁同期発電機に電力を供給することはできるが、電力系統の電圧を整流器で整流した後、回転励磁機に供給しているため、整流器が設置されていることから、交流励磁同期発電機から電力系統に電力を供給することができない。よって、従来の一般的な交流励磁同期発電機に比べ、動作範囲が狭くなってしまう。即ち、電力系統からの発電機への電力供給と発電機からの電力系統への電力供給の両方ができなくなってしまう。
また、ブラシレスの交流励磁同期回転電機を実現しようとした場合、電力変換器を回転子へ配置すると回転電機と電力変換器の損失によって発生する熱を同時に冷却する必要があり、通常の回転電機の冷却能力では、発電機と発熱の大きい電力変換器を同時に十分に冷却することができず、電力変換器の性能が劣化するといった課題がある。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、動作範囲が狭くなることはなく、しかも、電力変換器を十分に冷却でき性能劣化に至ることのない回転電機システム及び風力発電システムを提供することにある。
本発明の回転電機システムは、上記目的を達成するために、第1の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第1の固定子、第1の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第1の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第1の回転子から成る第1の回転電機と、第2の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第2の固定子、第2の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第2の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第2回転子から成る第2の回転電機と、前記第1及び第2の回転電機と電気的に接続され、かつ、前記第1及び第2の回転子鉄心のいずれかに、これらの回転時に回転するように設置されている電力変換器とを備えているか、
或いは、第1の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第1の固定子、第1の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第1の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第1の回転子から成る第1の回転電機と、第2の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第2の固定子、第2の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第2の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第2回転子から成る第2の回転電機と、前記第1及び第2の回転電機と電気的に接続され、かつ、前記第1及び第2の回転子のいずれかに、これらの回転時に回転するように設置されている電力変換器とを備え、前記第1及び第2の回転子鉄心が、それぞれ径方向に延びる第1のアームを介して回転軸に接続されると共に、前記第1及び第2の回転子鉄心が接続される前記第1のアームのいずれかの途中に一端が接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中から折り曲がり他端が前記回転軸に接続されている第2のアームを有し、前記第2のアームの軸方向に伸延する部分の内径側に前記電力変換器が設置されていることを特徴とするか、或いは、前記第1又は第2の回転子鉄心が、径方向に延びる第1のアームを介して回転軸に接続されると共に、一端が前記第1のアームの途中に接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中で前記第1又は第2の回転子鉄心を支持し、その支持部から伸延する途中から折り曲がり他端が前記回転軸に接続されている第2のアームを有し、該第2のアームの軸方向に伸延する部分の内径側に前記電力変換器が設置されていることを特徴とする。
或いは、第1の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第1の固定子、第1の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第1の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第1の回転子から成る第1の回転電機と、第2の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第2の固定子、第2の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第2の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第2回転子から成る第2の回転電機と、前記第1及び第2の回転電機と電気的に接続され、かつ、前記第1及び第2の回転子のいずれかに、これらの回転時に回転するように設置されている電力変換器とを備え、前記第1及び第2の回転子鉄心が、それぞれ径方向に延びる第1のアームを介して回転軸に接続されると共に、前記第1及び第2の回転子鉄心が接続される前記第1のアームのいずれかの途中に一端が接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中から折り曲がり他端が前記回転軸に接続されている第2のアームを有し、前記第2のアームの軸方向に伸延する部分の内径側に前記電力変換器が設置されていることを特徴とするか、或いは、前記第1又は第2の回転子鉄心が、径方向に延びる第1のアームを介して回転軸に接続されると共に、一端が前記第1のアームの途中に接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中で前記第1又は第2の回転子鉄心を支持し、その支持部から伸延する途中から折り曲がり他端が前記回転軸に接続されている第2のアームを有し、該第2のアームの軸方向に伸延する部分の内径側に前記電力変換器が設置されていることを特徴とする。
また、前記第2のアームの軸方向に伸延する部分の外径側に、径方向に延びる突起が形成され、前記突起は、前記第1及び第2の回転子巻線のいずれかに隣接して形成され、また、前記突起は、放熱フィンであり、該放熱フィンは、薄板を歪曲させた形状であることを特徴とする。
また、前記電力変換器は、交流を直流に変換する電力順変換器と、直流を交流に変換する電力逆変換器とから成り、前記電力順変換器と電力逆変換器は、周方向に交互に設置されていることを特徴とする。
また、前記電力順変換器と電力逆変換器は、軸方向に交互に設置されていることを特徴とする。
また、前記電力順変換器と電力逆変換器は、径方向に複数設置されていることを特徴とする。
また、前記電力順変換器と電力逆変換器は、等間隔に設置されていることを特徴とする。
また、前記第1及び第2の回転電機と前記電力変換器を収納する回転電機フレームの側面に、部品交換用の扉が形成されていることを特徴とする。
更に、本発明の風力発電システムは、上記目的を達成するための、風を受けて回転するロータと、該ロータに主軸を介して接続される上記いずれかに記載の回転電機システムと、該回転電機システムを内部に収納するナセルと、該ナセルを支持するタワーとを備え、前記第1及び第2の回転電機は、前記ロータの回転力により回転すると共に、前記第1及び第2の回転電機の固定子巻線は、電力系統側に接続されていることを特徴とする。
本発明によれば、動作範囲が狭くなることはなく、しかも、電力変換器を十分に冷却でき性能劣化に至ることのない効果がある。
以下、図示した実施例に基づいて本発明の回転電機システム及び風力発電システムを説明する。なお、各実施例において、同一構成部品には同符号を使用する。
図1及び図2に、本発明の回転電機システムの実施例1を示す。
該図に示す如く、本実施例の回転電機システム100は、電力系統に発電電力を送るための発電機として働く第1の回転電機である主発電機1と、運転条件により励磁機と発電機の2つの働きをする第2の回転電機である補助発電機2と、主発電機1及び補助発電機2と電気的に接続され、交流信号を直流信号に変換若しくは直流信号を交流信号に変換する電力変換器3とを備えている。
主発電機1は、主発電機固定子鉄心4、この主発電機固定子鉄心4に設けられているスロット(図示せず)内に巻回される三相の主発電機固定子巻線6から成る主発電機固定子1Aと、主発電機固定子鉄心4の内径側に所定の間隙を設けて配置される主発電機回転子鉄心5、この主発電機回転子鉄心5内に設けられているスロット(図示せず)内に巻回される三相の主発電機回転子巻線7からなる主発電機回転子1Bとから構成されている。
また、補助発電機2も同様に、補助発電機固定子鉄心8と、この補助発電機固定子鉄心8に設けられているスロット(図示せず)内に巻回される三相の補助発電機固定子巻線10から成る補助発電機固定子2Aと、補助発電機固定子鉄心8の内径側に所定の間隙を設けて配置される補助発電機回転子鉄心9、この補助発電機回転子鉄心9内に設けられているスロット(図示せず)内に巻回される三相の補助発電機回転子巻線11から成る補助発電機回転子2Bとから構成されている。
図1は、本実施例に係る回転電機システム100が風力発電システムに搭載される様子を示しており、風を受けて回転するロータ12と、ロータ12に接続されると共に、主発電機回転子鉄心5と補助発電機回転子鉄心9の回転軸となるシャフト13と、増速機17が図示されており、電力変換器3は、主発電機回転子鉄心5に実装されている例である(電力変換器3は、補助発電機回転子鉄心9に実装しても良い)。
そして、本実施例では、電力変換器3は、交流信号を直流信号に変換する電力順変換器3aと直流信号を交流信号に変換する電力逆変換器3bとから構成され、これら電力順変換器3aと電力逆変換器3bが、図2に示すように、主発電機回転子鉄心5に回転軸周方向に交互に、かつ、等間隔に配置されている(電力順変換器3aと電力逆変換器3bは、補助発電機回転子鉄心9に回転軸周方向に交互に、かつ、等間隔に配置しても良い)。
通常、電力順変換器3aと電力逆変換器3bでは、導通する電流量およびスイッチング回数が異なるため、各々の発熱量が異なる。
しかし、本実施例のように、電力順変換器3aと電力逆変換器3bを、主発電機回転子鉄心5に回転軸周方向に交互に、かつ、等間隔に配置することで、電力変換器3からの発熱が回転子鉄心と冷媒を介して回転電機内へ均一に分散されるため、電力変換器3の実装配置に起因する装置内での局所的な熱の滞りが減少することになり、電力変換器3の熱による性能劣化を抑制することができる。
また、発熱量が大きな電力変換器3同士を近接させて実装した場合には、局所的な発熱が大きくなるため、電力変換器3の周囲の温度が高くなり、熱による電力変換器3の性能劣化が大きくなることが懸念されるが、本実施例のように、電力順変換器3aと電力逆変換器3bを、主発電機回転子鉄心5に回転軸周方向に交互に、かつ、等間隔に配置することで、電力変換器3の性能劣化を抑制することができる。
このような本実施例の構成とすることにより、電力系統からの発電機への電力供給と発電機からの電力系統への電力供給の両方が可能であることから、動作範囲が狭くなることはなく、しかも、電力順変換器と電力逆変換器を、回転軸周方向に交互に、かつ、等間隔に配置していることから、電力変換器からの発熱が回転電機内へ均一に分散されるため、電力変換器を十分に冷却でき性能劣化に至ることがないという効果を得ることができる。
図3及び図4に、本発明の回転電機システムの実施例2を示す。
該図に示す本実施例の回転電機システム200は、実施例1と比較すると、電力変換器3の設置位置が異なるものであり、他の構成は実施例1と略同様である。
即ち、本実施例では、第1の回転子鉄心である主発電機回転子鉄心5が径方向に延びる第1のアームである主発電機アーム(I)14aを介して、第2の回転子鉄心である補助発電機回転子鉄心9が径方向に延びる第1のアームである補助発電機アーム16を介して、それぞれシャフト13に接続され、また、一端が主発電機アーム14aの途中に接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中から直角に折り曲がり、他端がシャフト13に接続されている第2のアームである主発電機アーム(II)14bを有し、この主発電機アーム(II)14bの軸方向に伸延する部分の内径側に、電力変換器3が設置されている。
更に、主発電機アーム(II)14bの軸方向に伸延する部分の外径側には、径方向に延びる突起状構造物の放熱フィン15が形成され、この放熱フィン15は、主発電機1の主発電機回転子巻線7に隣接した位置に形成されている。また、放熱フィン15は、薄板を歪曲させた形状であり、隣接する主発電機回転子巻線7に風を送り出す機能を有している。
本実施例においても、電力変換器3は、交流信号を直流信号に変換する電力順変換器3aと直流信号を交流信号に変換する電力逆変換器3bとから構成され、これら電力順変換器3aと電力逆変換器3bが、図4に示すように、主発電機アーム(II)14bの軸方向に伸延する部分の内径側に回転軸周方向に交互に、かつ、等間隔に配置されており、放熱フィン15は、主発電機アーム(II)14bの軸方向に伸延する部分の外径側に、傾斜して径方向に延びて設置されている。
なお、本実施例では、電力変換器3と放熱フィン15は、主発電機1の主発電機アーム(II)14bに設置されているが、補助発電機2の補助発電機アーム16に設置しても良い。この場合、補助発電機アーム16は、上述した主発電機アーム(I)14a及び主発電機アーム(II)14bと同様な構造であり、軸方向に伸延する部分の補助発電機アーム16の内径側に電力変換器3が、外径側に放熱フィン15がそれぞれ設置されるものである。
このような本実施例のように、主発電機アーム(II)14bの軸方向に伸延する部分の内径側に電力変換器3が回転軸周方向に交互に、かつ、等間隔に配置され、外径側に放熱フィン15がそれぞれ設置されることにより、電力変換器3からの発熱が、主発電機アーム(II)14b、放熱フィン15を介して放散される。このとき、放熱フィン15は主発電機アーム(II)14bと共に回転するため、効率的な放熱が可能となると共に、回転する放熱フィン15から主発電機回転子巻線7へ風を送り出すことで、主発電機回転子巻線7から電力変換器3への熱の干渉を防ぐこともでき、電力変換器3の熱による性能劣化を更に低減することが可能となる。
図5に、本発明の回転電機システムの実施例3を示す。
該図に示す本実施例の回転電機システム300は、実施例2を改良したものである。即ち、本実施例では、主発電機アーム(II)14bの軸方向に伸延する部分の内径側に設置されている電力変換器3aと電力逆変換器3bを、軸方向にも交互に、かつ、等間隔に配置したものである。勿論、実施例2と同様に、主発電機アーム(II)14bの軸方向に伸延する部分の内径側に、電力順変換器3aと電力逆変換器3bが、回転軸周方向に交互に、かつ、等間隔に配置されている。他の構成は、実施例2と同様である。
このような本実施例のように、電力順変換器3aと電力逆変換器3bを軸方向に交互に、かつ、等間隔に配置し、回転軸周方向にも交互に、かつ、等間隔に配置することで、電力変換器3からの発熱が、回転子鉄心と冷媒を介して回転電機内へ均一に分散され、電力変換器3の実装配置に起因する装置内での局所的な熱の滞りが減少することにより、電力変換器3の熱による性能劣化を抑制することができる。
図6に、本発明の回転電機システムの実施例4を示す。
該図に示す本実施例の回転電機システム400は、実施例2を改良したものである。即ち、本実施例では、主発電機アーム(II)14bの軸方向に伸延する部分の内径側に電力順変換器3aと電力逆変換器3bが、回転軸周方向に交互に、かつ、等間隔に配置され、外径側に放熱フィン15がそれぞれ設置された構成を、径方向に複数層(本実施例では2層)配置したものである。他の構成は、実施例2と同様である。
このような本実施例の構成により、実施例2と同様な効果を得ることができることは勿論、径方向に電力順変換器3aと電力逆変換器3bから成る電力変換器3を高密度に実装できるため、装置を小型化することができる。
また、本実施例によれば、径方向外側の層ほど電力変換器3を実装する筐体面(主発電機アーム(II)14bの軸方向に伸延する部分)の面積が広く、また、放熱フィン15を多く形成できるため、発熱量の大きな電力変換器3ほど径方向外側の層に実装することが好ましい。
図7に、本発明の回転電機システムの実施例5を示す。
該図に示す本実施例の回転電機システム500は、実施例2を改良したものである。即ち、本実施例は、図3に示した実施例2における主発電機アーム(II)14bと補助発電機アーム16を一体化したものである。
つまり、本実施例では、補助発電機回転子鉄心9が、径方向に延びる第1のアーム20aを介してシャフト13に接続されると共に、一端が第1のアーム20aの途中に接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中で主発電機回転子鉄心5を支持し、その支持部から伸延する途中から折り曲がり他端がシャフト13に接続されている第2のアーム20bを有し、この第2のアーム20bの軸方向に伸延する部分の内径側に電力変換器3が設置され、外径側に放熱フィン15が設置されている。他の構成は、実施例2と同様である。
このような本実施例の構成により、実施例2と同様な効果を得ることができることは勿論、第1のアーム20aと第2のアーム20b、即ち、主発電機アームと補助発電機アームを一体化することで、部品点数が減少し装置の組立を簡易化することができる。
図8に、本発明の回転電機システムの実施例6を示す。
該図に示す本実施例の回転電機システム600は、実施例5を改良したものである。即ち、本実施例では、主発電機と補助発電機及び電力変換器3を収納する回転電機フレーム18の軸方向側壁に、部品交換用の窓21が形成されている。他の構成は、実施例5と同様である。
このような本実施例の構成により、実施例5と同様な効果を得ることができることは勿論、電力変換器3が故障した際には、上記部品交換用の窓21を開けることで簡易に部品交換することが可能となる。
図9に、本発明の回転電機システムを風力発電システムに適応した実施例7を示す。
該図に示す如く、本実施例の風力発電システムは、風を受けて回転するロータ12と、このロータ12にシャフト13及び増速機17を介して接続される本発明の回転電機システム23と、この回転電機システム23を内部に収納するナセル(図示せず)と、ナセルを支持するタワー(図示せず)とから構成され、主発電機1と補助発電機2は、ロータ12の回転力により回転すると共に、主発電機固定子巻線6と補助発電機固定子巻線10は、電力系統22側に接続されているものである。
これにより、ロータ12が受けた風のエネルギーを回転電機システム23が電気エネルギーに変換し、電力系統22に送電することができる。
このような本実施例によれば、上述した回転電機システムを採用しているので、装置の大型化が防止でき、ナセルの小型化に寄与することができる。
なお、電力変換器3と並列に遮断器24を設けても良い。これにより、系統故障時に加わる過大な電力から、電力変換器3を保護できる。また、増速機17を失くしたギアレスシステムに本発明を適用しても良い。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成を置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
1…主発電機、1A…主発電機固定子、1B…主発電機回転子、2…補助発電機、2A…補助発電機固定子、2B…補助発電機回転子、3…電力変換器、3a…電力順変換器、3b…電力逆変換器、4…主発電機固定子鉄心、5…主発電機回転子鉄心、6…主発電機固定子巻線、7…主発電機回転子巻線、8…補助発電機固定子鉄心、9…補助発電機回転子鉄心、10…補助発電機固定子巻線、11…補助発電機回転子巻線、12…ロータ、13…シャフト、14a…主発電機アーム(I)、14b…主発電機アーム(II)、15…放熱フィン、16…補助発電機アーム、17…増速機、18…回転電機フレーム、20a…第1のアーム、20b…第2のアーム、21…部品交換用の窓、22…電力系統、23、100、200、300、400、500、600…回転電機システム、24…遮断器。
本発明の回転電機システムは、上記目的を達成するために、第1の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第1の固定子、第1の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第1の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第1の回転子から成る第1の回転電機と、第2の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第2の固定子、第2の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第2の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第2の回転子から成る第2の回転電機と、前記第1及び第2の回転電機と電気的に接続され、かつ、前記第1及び第2の回転子のいずれかに、これらの回転時に回転するように設置されている電力変換器とを備え、前記第1及び第2の回転子鉄心が、それぞれ径方向に延びる第1のアームを介して回転軸に接続されると共に、前記第1及び第2の回転子鉄心が接続される前記第1のアームのいずれかの途中に一端が接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中から折り曲がり他端が前記回転軸に接続されている第2のアームを有し、該第2のアームの軸方向に伸延する部分の内径側に前記電力変換器が設置されているか、
或いは、前記第1又は第2の回転子鉄心が、径方向に延びる第1のアームを介して回転軸に接続されると共に、一端が前記第1のアームの途中に接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中で前記第1又は第2の回転子鉄心を支持し、その支持部から伸延する途中から折り曲がり他端が前記回転軸に接続されている第2のアームを有し、該第2のアームの軸方向に伸延する部分の内径側に前記電力変換器が設置されていることを特徴とする。
或いは、前記第1又は第2の回転子鉄心が、径方向に延びる第1のアームを介して回転軸に接続されると共に、一端が前記第1のアームの途中に接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中で前記第1又は第2の回転子鉄心を支持し、その支持部から伸延する途中から折り曲がり他端が前記回転軸に接続されている第2のアームを有し、該第2のアームの軸方向に伸延する部分の内径側に前記電力変換器が設置されていることを特徴とする。
Claims (13)
- 第1の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第1の固定子、第1の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第1の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第1の回転子から成る第1の回転電機と、第2の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第2の固定子、第2の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第2の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第2回転子から成る第2の回転電機と、前記第1及び第2の回転電機と電気的に接続され、かつ、前記第1及び第2の回転子鉄心のいずれかに、これらの回転時に回転するように設置されている電力変換器とを備えていることを特徴とする回転電機システム。
- 第1の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第1の固定子、第1の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第1の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第1の回転子から成る第1の回転電機と、第2の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第2の固定子、第2の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第2の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第2回転子から成る第2の回転電機と、前記第1及び第2の回転電機と電気的に接続され、かつ、前記第1及び第2の回転子のいずれかに、これらの回転時に回転するように設置されている電力変換器とを備え、
前記第1及び第2の回転子鉄心が、それぞれ径方向に延びる第1のアームを介して回転軸に接続されると共に、前記第1及び第2の回転子鉄心が接続される前記第1のアームのいずれかの途中に一端が接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中から折り曲がり他端が前記回転軸に接続されている第2のアームを有し、前記第2のアームの軸方向に伸延する部分の内径側に前記電力変換器が設置されていることを特徴とする回転電機システム。 - 第1の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第1の固定子、第1の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第1の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第1の回転子から成る第1の回転電機と、第2の固定子巻線及び固定子鉄心を有する第2の固定子、第2の回転子巻線及び回転子鉄心を有すると共に、前記第2の固定子の内径側に所定の間隙を介して配置されている第2回転子から成る第2の回転電機と、前記第1及び第2の回転電機と電気的に接続され、かつ、前記第1及び第2の回転子のいずれかに、これらの回転時に回転するように設置されている電力変換器とを備え、
前記第1又は第2の回転子鉄心が、径方向に延びる第1のアームを介して回転軸に接続されると共に、一端が前記第1のアームの途中に接続され、その接続部から軸方向に伸延して途中で前記第1又は第2の回転子鉄心を支持し、その支持部から伸延する途中から折り曲がり他端が前記回転軸に接続されている第2のアームを有し、該第2のアームの軸方向に伸延する部分の内径側に前記電力変換器が設置されていることを特徴とする回転電機システム。 - 請求項2又は3に記載の回転電機システムにおいて、
前記第2のアームの軸方向に伸延する部分の外径側に、径方向に延びる突起が形成されていることを特徴とする回転電機システム。 - 請求項4に記載の回転電機システムにおいて、
前記突起は、前記第1及び第2の回転子巻線のいずれかに隣接して形成されていることを特徴とする回転電機システム。 - 請求項4又は5に記載の回転電機システムにおいて、
前記突起は、放熱フィンであることを特徴とする回転電機システム。 - 請求項6に記載の回転電機であって、
前記放熱フィンは、薄板を歪曲させた形状であることを特徴とする回転電機システム。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の回転電機システムにおいて、
前記電力変換器は、交流を直流に変換する電力順変換器と、直流を交流に変換する電力逆変換器とから成り、前記電力順変換器と電力逆変換器は、周方向に交互に設置されていることを特徴とする回転電機システム。 - 請求項8に記載の回転電機システムにおいて、
前記電力順変換器と電力逆変換器は、軸方向に交互に設置されていることを特徴とする回転電機システム。 - 請求項8又は9に記載の回転電機システムにおいて、
前記電力順変換器と電力逆変換器は、径方向に複数設置されていることを特徴とする回転電機システム。 - 請求項8乃至10のいずれか1項に記載の回転電機システムにおいて、
前記電力順変換器と電力逆変換器は、等間隔に設置されていることを特徴とする回転電機システム。 - 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の回転電機システムにおいて、
前記第1及び第2の回転電機と前記電力変換器を収納する回転電機フレームの側面に、部品交換用の扉が形成されていることを特徴とする回転電機システム。 - 風を受けて回転するロータと、該ロータに主軸を介して接続される請求項1乃至12のいずれか1項に記載の回転電機システムと、該回転電機システムを内部に収納するナセルと、該ナセルを支持するタワーとを備え、
前記第1及び第2の回転電機は、前記ロータの回転力により回転すると共に、前記第1及び第2の回転電機の固定子巻線は、電力系統側に接続されていることを特徴とする風力発電システム。
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