(57)【要約】【課題】本発明の目的は、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させて回転電機の回転子の温度上昇を抑制する回転電機を提供することにある。【解決手段】本発明の回転電機は、固定子巻線１０を有する固定子２と、固定子２の内径側に間隙を介して配置される回転子３と、回転子内径側に配置される回転軸４と、回転軸を支承する複数の軸受８ａ、８ｂと、ヒートパイプ５を備えた回転電機１において、ヒートパイプ５の蒸発部を回転電機１の匡体内部の回転子３内のヒートパイプ設置孔１２に配置し、回転軸４と一方の軸受８ａとの間に配置された軸支持部品６に形成した貫通孔９と、該貫通孔９を封止する封止部品７を通じてヒートパイプ５の凝縮部を回転電機１の匡体外部に配置することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線を有する固定子と、固定子の内径側に該固定子と間隙を介して配置される回転子巻線を有する回転子と、回転子内径側に配置される回転軸と、回転軸を支承する複数の軸受と、ヒートパイプを備えた回転電機において、
回転軸と一方の軸受との間に前記回転軸を支持する貫通孔を形成した軸支持部材を設置し、
前記軸支持部材に形成された貫通孔と、該貫通孔を封止する封止部品を通じて回転電機の匡体外部から匡体内部に亘ってヒートパイプを設置して、回転電機の匡体内部となる回転子にヒートパイプの作動流体を蒸発させる前記ヒートパイプの蒸発部を配置すると共に、回転電機の匡体外部に前記ヒートパイプの作動流体を凝縮させる前記ヒートパイプの凝縮部を配置し、
一方の軸受と回転軸との間に配置された前記軸支持部材の貫通孔を封止する封止部品を設置したことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機において、
前記ヒートパイプの凝縮部と蒸発部との間のヒートパイプを曲げて形成して、前記ヒートパイプの凝縮部が前記ヒートパイプの蒸発部よりも半径方向内径側に配置されるようにしたことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機において、
前記軸支持部材に形成された貫通孔を複数に区分して形成すると共に、前記封止部品を複数に分割して形成し、この複数に区分された貫通孔を複数に分割された封止部品によって個別に封止するようにしたことを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の回転電機において、
前記封止部品にインロー部を形成し、一方の軸受と回転軸との間に配置された前記軸支持部材の貫通孔に前記封止部品を嵌合させることを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の回転電機において、
前記封止部品の側面に段差部を形成し、前記封止部品をこの段差部側からボルトによって前記軸支持部品に固定するように構成していることを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の回転電機において、
一方の軸受と回転軸との間に配置された前記軸支持部材の貫通孔を封止するように配設された前記封止部品の回転電機の匡体内部側に断熱層を形成したことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転電機において、
回転電機の匡体外部に位置する前記ヒートパイプの凝縮部に放熱フィンを設置したことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項７に記載の回転電機において、
回転電機の匡体外部に位置する前記ヒートパイプの凝縮部に設置した放熱フィンの内側または外側に該放熱フィンを一体に固定する固定部品を設置したことを特徴とする回転電機。
【請求項９】
風を受ける翼と、この翼とハブによって接続した回転軸によって前記翼が受けた風のエネルギーを回転エネルギーに変換する風車を構成し、回転軸の回転エネルギーをナセルに設置した増速機を介してこのナセルに設置した回転電機に連結して回転軸の回転エネルギーを回転電機の電気エネルギーに変換するように構成し、前記ナセルを支持するタワーを備えている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転電機を前記ナセルに設置した回転電機として使用していることを特徴とする回転電機を備えた風力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はヒートパイプを利用した回転電機及び回転電機を備えた風力発電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化、燃料価格高騰、電力危機などから、自然エネルギーに対する注目が高まっている。自然エネルギーの一つである風力を利用した風力発電では、風のエネルギーを発電機の回転電機により電気エネルギーへ変換している。
【０００３】
前記回転電機は運転時に銅損、鉄損による発熱で内部温度が上昇する。回転電機の内部温度の上昇は、回転電機に使用されるコイルや鉄心に使用される絶縁物の劣化を招き、回転電機の低寿命化につながることから、それを防ぐために回転電機の冷却が必須となる。
【０００４】
回転電機の冷却方法のひとつにヒートパイプを利用したものが挙げられる。これは、ヒートパイプの蒸発部を、冷却を必要としている回転電機の内部に埋め込み、回転電機の内部で発生した熱をヒートパイプの蒸発部からヒートパイプの凝縮部へ移動させて回転電機の冷却を行うものである。
【０００５】
そして、低温となっている回転電機の匡体外部に前記ヒートパイプの凝縮部を配置することで回転電機の冷却に高い冷却性能を得ることができる。
【０００６】
上記したヒートパイプを利用した回転電機の冷却方法として、実開昭５６−１４１５６６号公報に開示された技術では、回転電機の回転軸と軸受との間に、回転電機の匡体外部と匡体内部とを連通する貫通孔を形成した部材を設置し、この部材に形成した貫通孔を通じてヒートパイプを配設することで、回転電機の匡体内部で発生した熱を受けて前記ヒートパイプの蒸発部で蒸発した作動流体を冷却して凝縮するヒートパイプの凝縮部を、回転電機の匡体外部に配設するように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開昭５６−１４１５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、実開昭５６−１４１５６６号公報に開示された技術では、回転電機に配設したヒートパイプは、回転軸と軸受との間の間隙を通じて前記回転軸の軸方向に沿って配設される構造であるため、匡体外部に配設したヒートパイプの凝縮部は回転軸に平行に配設された形状となる。
【０００９】
上記したように匡体外部に配設したヒートパイプの凝縮部が回転軸に配設された形状となっていることから、ヒートパイプの凝縮部で冷画されて凝縮した作動流体は、回転電機の匡体内部に配設したヒートパイプの蒸発部まで流れにくくなってヒートパイプの冷却性能が低下するので、ヒートパイプを利用した回転電機の冷却効率は低下せざるを得ない。
【００１０】
本発明の目的は、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させて回転電機の回転子の温度上昇を抑制する回転電機及びこの回転電機を備えた風力発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の回転電機は、固定子巻線を有する固定子と、固定子の内径側に該固定子と間隙を介して配置される回転子巻線を有する回転子と、回転子内径側に配置される回転軸と、回転軸を支承する複数の軸受と、ヒートパイプを備えた回転電機において、回転軸と一方の軸受との間に前記回転軸を支持する貫通孔を形成した軸支持部材を設置し、前記軸支持部材に形成された貫通孔と、該貫通孔を封止する封止部品を通じて回転電機の匡体外部から匡体内部に亘ってヒートパイプを設置して、回転電機の匡体内部となる回転子にヒートパイプの作動流体を蒸発させる前記ヒートパイプの蒸発部を配置すると共に、回転電機の匡体外部に前記ヒートパイプの作動流体を凝縮させる前記ヒートパイプの凝縮部を配置し、一方の軸受と回転軸との間に配置された前記軸支持部材の貫通孔を封止する封止部品を設置したことを特徴とする。
【００１２】
本発明の回転電機を備えた風力発電システムは、風を受ける翼と、この翼とハブによって接続した回転軸によって前記翼が受けた風のエネルギーを回転エネルギーに変換する風車を構成し、回転軸の回転エネルギーをナセルに設置した増速機を介してこのナセルに設置した回転電機に連結して回転軸の回転エネルギーを回転電機の電気エネルギーに変換するように構成し、前記ナセルを支持するタワーを備えている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転電機を前記ナセルに設置した回転電機として使用していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させて回転電機の回転子の温度上昇を抑制する回転電機及び回転電機を備えた風力発電システムが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施例である回転電機の構成を示す軸方向断面図。
【図２】図１の第１実施例である回転電機の軸支持部品を示す側面図。
【図３】図１の第１実施例である回転電機の封止部品を示す側面図。
【図４】図１の第１実施例である回転電機の軸支持部品と封止部品の双方を示す側面図。
【図５】図１の第１実施例である回転電機にヒートパイプを設置する作業の状況を示す回転電機の軸方向断面図。
【図６】図１の第１実施例である回転電機に回転電機の封止部品を設置する作業の状況を示す回転電機の軸方向断面図。
【図７】本発明の第２実施例である回転電機の構成を示す軸方向断面図。
【図８】本発明の第３実施例である回転電機の構成を示す軸方向断面図。
【図９】本発明の第４実施例である回転電機の構成を示す軸方向断面図。
【図１０】本発明の第５実施例である回転電機の構成を示す軸方向断面図。
【図１１】本発明の第６実施例である回転電機の構成を示す軸方向断面図。
【図１２】本発明の第７実施例である回転電機を備えた風力発電システムを示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施例であるヒートパイプを備えた回転電機、並びに、この回転電機を備えた風力発電システムについて図面を用いて以下に説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の第１実施例であるヒートパイプを備えた回転電機について図１〜図６を用いて説明する。
【００１７】
図１に本発明の第１実施例であるヒートパイプを備えた回転電機の軸方向断面図を示す。図１に示した本実施例の回転電機１は、回転電機１の匡体内部に該回転電機１を構成する固定子２と、固定子２の内径側に該固定子２と間隙を設けて配置された回転子３と、固定子２に設けたスロット内（図示せず）に二層に巻回される三相の固定子巻線１０と、回転子３内に設けたスロット内（図示せず）に二層に巻回される三相の回転子巻線１１とを備えている。
【００１８】
三相の固定子巻線１０及び三相の回転子巻線１１は、電気的に１２０°間隔で各相がそれぞれ配置されている。また、回転子３は上記した回転子巻線１１を備えた巻線形回転子に限らず、永久磁石型回転子、かご型回転子であっても良い。
【００１９】
回転子３は軸心に配置された回転軸４に一体に取り付けられており、この回転軸４の一方の軸端には大径の軸受８ａが、回転軸４の他方の軸端には小径の軸受８ｂがそれぞれ設置され、これらの軸受８ａ、軸受８ｂによって前記回転子３が回転軸４と一体で回転可能となるように支持している。
【００２０】
また、回転電機１の匡体内部に設置された回転子３の内部には、ヒートパイプ５の蒸発部５ａを内部に配設する中空のヒートパイプ設置孔１２が、該回転子３の軸方向に沿って複数個、相互に離間して環状に配設されている。
【００２１】
そして、回転電機１の匡体内部に設置された回転子３の内部に設けられた複数個のヒートパイプ設置孔１２の内部に、回転子３と接触した状態でヒートパイプ５に封入した作動流体によって回転子３で発生した熱を吸収して蒸発させるヒートパイプ５の蒸発部５ａが該回転子３と平行となるように配設されている。
【００２２】
このヒートパイプ５の蒸発部５ａで蒸発した作動流体を冷却して凝縮させるヒートパイプ５の凝縮部５ｂは、回転電機１の匡体外部に配置されている。
【００２３】
そして、ヒートパイプ５の凝縮部５ｂで冷却されて凝縮した作動流体は、ヒートパイプ５の内壁に形成された液体還流用のウイッグ（図示せず）による毛細管現象によりヒートパイプ５の蒸発部５ａに戻される。即ち、回転電機の匡体外部から匡体内部に亘ってヒートパイプ５が設置された構成となっている。
【００２４】
回転電機１の反負荷側となる回転軸４の前記一方の軸端と軸受８ａとの間には、貫通孔９を有する軸支持部品６が回転軸４の外周側に該回転軸４と一体に配置されて回転軸４を支持するように設置されており、この軸支持部品６が回転軸４と一体で回転可能となるように該軸支持部品６の外周側に設置した軸受８ａによって支承された構成となっている。
【００２５】
図２に本実施例の回転電機１を構成する回転軸４の一方の軸端に配置された軸支持部品６の側面図を示す。図２に示したように、軸支持部品６に形成した貫通孔９の断面積はヒートパイプ５よりも断面積が大きく、この貫通孔９を通して回転電機１の匡体内部に設置された回転子３のヒートパイプ設置孔１２に設置された前記ヒートパイプ５の蒸発部５ａで蒸発した作動流体を、回転電機１の匡体外部に位置し、ヒートパイプ５の作動流体を凝縮させる凝縮部５ｂに供給できるように、前記ヒートパイプ５の凝縮部５ｂを回転電機１の匡体外部に配設する構成となっている。
【００２６】
そして、回転電機１の匡体外部のヒートパイプ５の凝縮部５ｂの位置は、回転電機１の匡体内部の回転子３の内部である該回転軸４の軸心と平行となるように形成したヒートパイプ設置孔１２に配置したヒートパイプ５の蒸発部５ａの位置よりも半径方向内径側に配置させることで、ヒートパイプ５の凝縮部５ｂからヒートパイプ５の蒸発部５ａへの作動流体の環流に遠心力を利用でき、ヒートパイプ５の冷却性能が高くなるメリットがある。
【００２７】
本実施例の回転電機１を全閉型とするためには、回転軸４の一方の軸端と軸受８ａとの間に設けた軸支持部品６の貫通孔９を封止する封止部品７を、この軸支持部品６の軸方向外方側に設置して回軸支持部品６の貫通孔９を封止する。
【００２８】
図３に本実施例の回転電機１を構成する回転軸４の一方の軸端に配置された軸支持部品６の貫通孔９を封止する封止部品７の側面図を示す。図３は分割した封止部品７を示したものであるが、図３に示したように前記封止部品７にはヒートパイプ５を挿入する孔７ｃが形成されており、この孔７ｃにヒートパイプ５を通じて、ヒートパイプ５の凝縮部５ｂで冷却されて凝縮した作動流体を該ヒートパイプ５の蒸発部５ａに供給して蒸発させる前記蒸発部５ａを、回転電機１の匡体内部の回転子３の内部に形成したヒートパイプ設置孔１２に配設することを可能としている。
【００２９】
図４には前記軸支持部品６に形成した貫通孔９を封止部品７で封止した状態を示す。封止部品７は軸支持部品６に形成した貫通孔９の数と同数用意して、軸支持部品６の貫通孔９をそれぞれ個別に封止する。
【００３０】
また、封止部品７にはインロー部７ａを形成して、軸支持部品６の貫通孔９と嵌合させる。
【００３１】
一方の大径の軸受８ａと回転軸４との間に配置された前記軸支持部材６に形成された貫通孔９に、後述する図６に示した前記封止部品７のインロー部７ａを嵌合させるように構成している。
【００３２】
次に本実施例の回転電機１を構成する回転子３にヒートパイプ５を設置する作業手順について説明する。
【００３３】
本実施例の回転電機１において、回転子３が一体に取り付けられた回転軸４の一方の軸端に設置した前記軸支持部品６に形成された貫通孔９には封止部品７を設置して該貫通孔９を封止しているが、この封止部品７は図３及び図４に示したように複数個に分割された構成を採用しているため、ヒートパイプ５を回転電機１の回転子３に設置する際にその組立性が向上する。以下、図５〜図６を用いて説明する。
【００３４】
図５に本実施例の回転電機１を構成する回転子３にヒートパイプ５を設置するヒートパイプ５の設置方法を示す。
【００３５】
図５に示したように、回転電機１を構成する回転子３が一体に取り付けられた回転軸４の一方の軸端に設置した軸支持部品６の貫通孔９を通して、ヒートパイプ５の端部となるヒートパイプ５の蒸発部５ａを、回転子３の内部に該回転軸４の軸心と平行に形成されたヒートパイプ設置孔１２に設置する。
【００３６】
このヒートパイプ５の設置作業時に、軸支持部品６の貫通孔９を封止する封止部品７を貫通孔９から取り外すことで、軸支持部品６に形成された貫通孔９の空間を広く使えるため、曲げられたヒートパイプ５でも回転電機１の匡体内に容易に入れることが可能となる。
【００３７】
よって、軸支持部品６の貫通孔９を通じて回転子３の内部に形成した前記ヒートパイプ設置孔１２にヒートパイプ５の端部となるヒートパイプ５の蒸発部５ａを設置することができる。
【００３８】
図６に本実施例の回転電機１を構成する回転子３にヒートパイプ５を設置した後に、回転子３が一体に取り付けられた回転軸４の一方の軸端に設置した軸支持部品６の貫通孔９を封止する封止部品７の設置方法を示す。
【００３９】
図５を用いて説明した如く、本実施例の回転電機１において回転子３のヒートパイプ設置孔１２にヒートパイプ５の蒸発部５ａを設置した後に、次に、図６に示したように、複数個に分割構成された封止部品７の孔７ｃにそれぞれヒートパイプ５を通し、これらの封止部品７をヒートパイプ５に沿って軸支持部品６の貫通孔９の位置までスライドさせ、前記封止部品７を軸支持部品６の貫通孔９に嵌合させて前記軸支持部品６の貫通孔９を複数個に分割構成された封止部品７によって封止する。
【００４０】
回転電機１を構成する回転子３が一体に取り付けられた回転軸４の一方の軸端に設置した軸支持部品６の貫通孔９ごとに複数個に分割構成された封止部品７を嵌めこんで軸支持部品６の貫通孔９を封止するため、曲げられたヒートパイプ５を軸支持部品６の貫通孔９を通じて容易に配設することができる。
【００４１】
仮に封止部品７が図４に示すように複数個の分割されていない場合は、設置位置ごとにヒートパイプ５の向きが異なるため、封止部品７をヒートパイプ５に沿って軸支持部品６の貫通孔９の位置までスライドさせることが困難となり、貫通孔９を封止部品７によって封止することに不都合がある。
【００４２】
上記した本実施例の回転電機１の場合には、ヒートパイプ５と封止部品７の孔７ｃに位置ずれがあって封止部品７が貫通孔９に嵌合できない場合、その場でヒートパイプ５を曲げる作業を行うことでヒートパイプ５と封止部品７の孔７ｃとの位置ずれを修正することができる。
【００４３】
また、ヒートパイプ５に不具合が発生した場合、上記の設置作業と逆の手順をとることで、回転子３からヒートパイプ５の蒸発部５ａを容易に取り外し、不具合の無いヒートパイプ５に交換することができる。
【００４４】
本実施例によれば、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させて回転子の温度上昇を抑制する回転電機が実現できる。
【実施例２】
【００４５】
次に本発明の第２実施例であるヒートパイプを備えた回転電機について図７を用いて説明する。
【００４６】
図７に本実施例であるヒートパイプを備えた回転電機の軸方向断面図を示す。図７に示した本実施例の回転電機１は、図１〜図６に示した第１実施例の回転電機１と基本的な構成は同じであるので、両者に共通した構成についての説明は省略し、相違する構成についてのみ以下に説明する。
【００４７】
図７に示した本実施例の回転電機１は、軸支持部品６及び封止部品７の形状が第１実施例の回転電機１と異なっている。
【００４８】
本実施例の回転電機１においては、回転軸４の一方の軸端と軸受８ａとの間に設けた軸支持部品６の貫通孔９を封止する封止部品７の内側、即ち、回転電機１の匡体外部に面した封止部品７の側面に段差部７ｂを形成している。
【００４９】
封止部品７の側面に形成した段差部７ｂ側から半径方向の外径側に向けてボルト（図示せず）を装着し、前記封止部品７の半径方向外周側をこのボルトによって軸支持部品６の貫通孔９に面した該軸支持部品６の半径方向内周側に固定する。
【００５０】
この結果、封止部品７に装着したボルトの軸方向と該ボルトに作用する遠心力が同じ向きになるので、ボルトの軸方向に垂直な方向に、せん断荷重が加わることを防ぐことができ、前記封止部品７によって回転電機１の回転軸４の一方の軸端と軸受８ａとの間に設けた軸支持部品６に形成した貫通孔９を封止する封止部品７の信頼性が向上する。
【００５１】
また前記軸支持部品６は、図７に示したように、前記軸支持部品６の回転軸４側に半径方向外側に突出した突起６ｂが設けられており、前記封止部品７を軸支持部品６の貫通孔９内で回転電機１の匡体内部に向かってスライドさせた際に、前記軸支持部品６に設けた該突起６ｂがストッパーとして働いて封止部品７が回転電機１の匡体内部側に入り込むのを防止するように構成したので、軸支持部品６と封止部品７との位置合わせが容易となる。
【００５２】
本実施例によっても、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させて回転子の温度上昇を抑制する回転電機が実現できる。
【実施例３】
【００５３】
次に本発明の第３実施例であるヒートパイプを備えた回転電機について図８を用いて説明する。
【００５４】
図８に本実施例であるヒートパイプを備えた回転電機の軸方向断面図を示す。図８に示した本実施例の回転電機１は、図１〜図６に示した第１実施例の回転電機１と基本的な構成は類似しているので、両者に共通した構成についての説明は省略し、相違する構成についてのみ以下に説明する。
【００５５】
図８に示した本実施例の回転電機１において、回転軸４の一方の軸端と大径の軸受８ａとの間に設けた軸支持部品６の貫通孔９を封止する封止部品７を通じて回転電機１の匡体内部の回転子３のヒートパイプ設置孔１２に配置したヒートパイプ５の蒸発部５ａで蒸発した作動流体を、冷却して凝縮させるヒートパイプ５の凝縮部５ｂに供給できるように、前記ヒートパイプ５の封止部品７の孔７ｃを通じて前記ヒートパイプ５の凝縮部５ｂを、図８に示したように該回転電機１の匡体外部に回転軸４の軸心と平行に伸延させて配設している。
【００５６】
本実施例の回転電機１においては、前述したヒートパイプ５の構成を採用したことによって、該回転電機１の匡体外部に位置するヒートパイプ５の凝縮部５ｂが回転軸４と平行に配設されているために、回転電機１の匡体外部に配設した前記ヒートパイプ５の凝縮部５ｂを回転軸４と平行に長く形成することで、ヒートパイプ５の冷却性能が更に向上する。
【００５７】
また、本実施例の回転電機１では、回転電機１の匡体外部に位置するヒートパイプ５の凝縮部５ｂを回転軸４と平行に配設したことによって、回転軸４と軸受８ａとの間に設けた軸支持部品６の貫通孔９を封止する封止部品７を通じてヒートパイプ５の凝縮部５ａを回転子３の更に内径側に配置できるため、軸支持部品６及び封止部品７の外径を小さくして回転電機１を小型化することが可能となる。
【００５８】
また、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させることによって、回転子の温度上昇を抑制する回転電機が可能となる。
【００５９】
本実施例によっても、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させて回転子の温度上昇を抑制する回転電機が実現できる。
【実施例４】
【００６０】
次に本発明の第４実施例であるヒートパイプを備えた回転電機について図９を用いて説明する。
【００６１】
図９に本実施例であるヒートパイプを備えた回転電機の軸方向断面図を示す。図９に示した本実施例の回転電機１は、図１〜図６に示した第１実施例の回転電機１と基本的な構成は類似しているので、両者に共通した構成についての説明は省略し、相違する構成についてのみ以下に説明する。
【００６２】
図９に示した本実施例の回転電機１において、回転軸４の一方の軸端と軸受８ａとの間に設けた軸支持部品６の貫通孔９を封止する封止部品７について、この貫通孔９を封止している前記封止部品７の外回転電機１の匡体内部に面した側に、樹脂、セラミック等による断熱層１３を形成して、封止部品７に形成した前記断熱層１３によって貫通孔９を密閉するように構成している。
【００６３】
前記封止部品７に形成した断熱層１３は、上記構成によって回転電機１の匡体内部の回転子３に形成したヒートパイプ設置孔１２に設置したヒートパイプ５の凝縮部５ａで放熱された熱が、封止部品７、軸支持部品６を通過して軸受８ａへ伝わることを防ぎ、軸受８ａの温度上昇を抑えている。
【００６４】
この結果、軸受８ａの潤滑油の温度上昇を抑制することが可能となるので、前記軸受８ａの寿命を向上させるという効果を奏する。
【００６５】
本実施例によっても、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させて回転子の温度上昇を抑制する回転電機が実現できる。
【実施例５】
【００６６】
次に本発明の第５実施例であるヒートパイプを備えた回転電機について図１０を用いて説明する。
【００６７】
図１０に本実施例であるヒートパイプを備えた回転電機の軸方向断面図を示す。図１０に示した本実施例の回転電機１は、図１〜図６に示した第１実施例の回転電機１と基本的な構成は類似しているので、両者に共通した構成についての説明は省略し、相違する構成についてのみ以下に説明する。
【００６８】
図１０に示した本実施例の回転電機１において、回転電機１の匡体外部に配設したヒートパイプ５の各々の凝縮部５ｂには個別に放熱フィン１４を設置して構成している。
【００６９】
また、本実施例の回転電機１においては、回転電機１の匡体外部に配設したヒートパイプ５の凝縮部５ｂの位置が、回転電機１の匡体内部の回転子３に配設したヒートパイプ５の蒸発部５ａの位置よりも回転電機１の半径方向内径側となるように配設したヒートパイプ５の前記凝縮部５ｂに、前記放熱フィン１４を設置することもできる。
【００７０】
回転電機１の匡体外部に配設したヒートパイプ５を冷却する凝縮部５ｂに前記放熱フィン１４を設置することにより、ヒートパイプ５の凝縮部５ａの放熱が更に向上してヒートパイプ５の冷却性能を向上させることが可能となる。
【００７１】
本実施例によっても、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させて回転子の温度上昇を抑制する回転電機が実現できる。
【実施例６】
【００７２】
次に本発明の第６実施例であるヒートパイプを備えた回転電機について図１１を用いて説明する。
【００７３】
図１１に本実施例であるヒートパイプを備えた回転電機の軸方向断面図を示す。図１１に示した本実施例の回転電機１は、図１０に示した第５実施例の回転電機１と基本的な構成は類似しているので、両者に共通した構成についての説明は省略し、相違する構成についてのみ以下に説明する。
【００７４】
図１１に示した本実施例の回転電機１において、回転電機１の匡体外部に配設したヒートパイプ５の凝縮部５ｂに設置した放熱フィン１４の半径方向内側に、この放熱フィン１４の半径方向内側と接触するように固定部品１５を設置した構成となっている。
【００７５】
ヒートパイプ５の凝縮部５ｂに設置した前記放熱フィン１４は、回転軸４の軸端に連結するように構成しても良い。
【００７６】
前記固定部品１５にヒートパイプ５の凝縮部５ｂに設置した各々の放熱フィン１４の半径方向内側を固定させることで、ヒートパイプ５の凝縮部５ｂに設置した全ての放熱フィン１４と固定部品１５を一体構造とすることが可能となる。
【００７７】
そしてヒートパイプ５の凝縮部５ｂに設置した放熱フィン１４を介して、ヒートパイプ５の凝縮部５ｂが固定部品１５に固定されるので、ヒートパイプ５が遠心力によって半径方向外側へ曲がることが防止され、ヒートパイプ５の信頼性を高くすることができる。
【００７８】
また、固定部品１５は回転電機１の匡体外部に配設したヒートパイプ５の凝縮部５ｂに設置した前記放熱フィン１４の半径方向内径側に限らず、前記放熱フィン１４の半径方向外径側に設置しても良い。
【００７９】
本実施例によっても、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させて回転子の温度上昇を抑制する回転電機が実現できる。
【実施例７】
【００８０】
次に本発明の第７実施例であるヒートパイプを備えた回転電機を備えた風力発電システムについて図１２を用いて説明する。
【００８１】
図１２に本実施例であるヒートパイプを備えた回転電機を備えた風力発電システムの概略構成図を示す。図１２に示した本実施例であるヒートパイプを備えた回転電機を備えた風力発電システムにおいて、回転電機は、図１〜図１１に示した第１実施例〜第６実施例のいずれの回転電機１を使用しても良いので、本実施例の風力発電システムで使用している回転電機１についての説明は省略する。
【００８２】
図１２に第１実施例から第６実施例のいずれかの回転電機１を備えた風力発電システムの実施例を示す。
【００８３】
図１２に示したように、本実施例の風力発電システムは、ナセル２１内に増速機２５と回転電機１が設置されており、ナセル２１はタワー２２で支持されている。
【００８４】
複数枚の翼２３と、これらの翼２３をハブ２４によって接続した回転軸４によって風車を構成しており、風を翼２３で受けることで風のエネルギーを回転エネルギーに変換して回転軸４を回転させる。
【００８５】
そして、翼２３によって風のエネルギーから変換された回転エネルギーは、この回転軸４と連結され、前記ナセル２１内に設置された増速機２５によって該回転軸４の回転を発電に適した回転速度に増速し、この増速機２５を介して連結され、前記ナセル２１内に設置された回転電機１によって該回転軸４の回転エネルギーを前記回転電機１の電気エネルギーに変換するように構成している。
【００８６】
第１実施例〜第６実施例に示された各回転電機は、本実施例の風力発電システムにおいて、ナセル２１内に配置された回転電機１として設置されている。
【００８７】
尚、本実施例の風力発電システムは、図１２に示した風力発電システムに限ることなく、水車、エンジン、又はタービンなどにも適用可能である。
【００８８】
本実施例によれば、回転電機を冷却するヒートパイプの冷却性能を向上させて回転子の温度上昇を抑制する回転電機を備えた風力発電システムが実現できる。
【符号の説明】
【００８９】
１：回転電機、２：固定子、３：回転子、４：回転軸、５：ヒートパイプ、５ａ：蒸発部、５ｂ：凝縮部、６：軸支持部品、６ｂ：突起、７：封止部品、７ａ：インロー部、７ｂ：段差部、７ｃ：孔、８ａ：軸受、８ｂ：軸受、９：貫通孔、１０：固定子巻線、１１：回転子巻線、１２：ヒートパイプ設置孔、１３：断熱層、１４：放熱フィン、１５：固定部品、２１：ナセル、２２：タワー、２３：翼、２４：ハブ、２５：増速機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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