(57)【要約】【課題】  電気発生システムの構成要素および／またはサブシステムの、改善された冷却を提供すること。【解決手段】  貯蔵された圧縮気体から電力を発生させる、電気発生システムにおける電力エレクトロニクスを冷却するための方法であって、該方法は、以下：  圧縮気体の供給源を提供する工程；  該圧縮気体を選択的に減圧する工程であって、該圧縮気体の減圧が、該圧縮気体の温度を、所定の温度まで低下させる、工程；および  該減圧気体を、電力エレクトロニクスまたは該電力エレクトロニクスの近くに経路決定して、該電力エレクトロニクスから熱を除去する工程、を包含する、方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵された圧縮気体から電力を発生させる、電気発生システムにおける電力エレクトロニクスを冷却するための方法であって、該方法は、以下：
圧縮気体の供給源を提供する工程；
該圧縮気体を選択的に減圧する工程であって、該圧縮気体の減圧が、該圧縮気体の温度を、所定の温度まで低下させる、工程；および
該減圧気体を、電力エレクトロニクスまたは該電力エレクトロニクスの近くに経路決定して、該電力エレクトロニクスから熱を除去する工程、
を包含する、方法。
【請求項２】
前記電力エレクトロニクスの作動温度を、前記減圧気体で所望の作動温度に維持する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電力エレクトロニクスの作動温度を、自然対流熱だめで所望の作動温度に維持する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記選択的に減圧された気体を用いて、タービンに電力供給する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
低温気体の第一の部分を、タービンに経路決定する工程；
該低温気体の第二の部分を、前記電力エレクトロニクスまたは該電力エレクトロニクスの近くに経路決定する工程；および
該第二の部分が該電力エレクトロニクスに経路決定された後に、該第二の部分を該タービンに再度経路決定する工程、
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記再度経路決定する工程が、前記第二の部分を加熱し、その後、前記再度経路決定された第二の部分を前記タービンに提供する工程を包含する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記加熱する工程が、前記電力エレクトロニクスから熱を回収する工程を包含する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記加熱する工程が、無排気ヒータによって実施される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記発生システムが作動の待機モードおよび作動の活動モードにおいて作動している場合に、自然対流熱だめを使用して、前記電力エレクトロニクスを冷却する工程をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
一次電源からの電力の供給の妨害の場合に、バックアップ電力を臨界負荷に提供するための方法であって、該方法は、以下：
圧縮気体を提供する工程；
該圧縮気体でタービン発電機を駆動して、電力を発生させる工程；および
該圧縮気体で、少なくとも電力エレクトロニクスを冷却する工程、
を包含する、方法。
【請求項１１】
前記冷却する工程が、以下：
前記圧縮気体を減圧して、低温気体を提供する工程；
該低温気体を、前記電力エレクトロニクスに経路決定する工程、
を包含する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記低温気体が前記電力エレクトロニクスに経路決定された後に、該低温気体を所定の温度まで加熱する工程をさらに包含する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記冷却する工程が、前記電力エレクトロニクスを所望の作動温度に維持する工程を包含する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
圧縮空気貯蔵システムの電力エレクトロニクスを冷却するための方法であって、該方法は、以下：
圧縮気体を提供する工程；
該圧縮気体の膨張を調節する工程であって、該圧縮気体の膨張が、該圧縮気体を冷却する、工程；
該低温気体を、該電力エレクトロニクスが設置されている熱交換器に通して経路決定する工程；および
該低温気体が該熱交換器を通過する際に、該電力エレクトロニクスから、熱を除去する工程、
を包含する、方法。
【請求項１５】
前記圧縮気体でタービン発電機を駆動して、バックアップ電力を提供する工程をさらに包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
電力エレクトロニクスを冷却するためのシステムであって、以下：
圧縮気体の供給源；
該供給源に接続され、そして該圧縮気体を減圧するように作動する弁であって、該圧縮気体の減圧が、該圧縮気体の温度を所定の温度まで低下させる、弁；および
該弁に接続された経路であって、該経路は、該圧縮気体を、電力エレクトロニクスまたは該電力エレクトロニクスの近くに経路決定して、該電力エレクトロニクスから熱を除去する、経路、
を備える、システム。
【請求項１７】
前記経路の、前記電力エレクトロニクスを出る部分に接続された、タービン発電機をさらに備え、該タービン発電機は、前記減圧気体が該経路を通して経路決定される際に、電力を発生して、該タービンのタービンブレードを駆動する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記経路の、前記電力エレクトロニクスを出る部分に接続された、無排気ヒータであって、該ヒータは、前記減圧気体を所定の温度まで加熱する、無排気ヒータ；および
該無排気ヒータの出力に接続された、タービン発電機であって、該タービン発電機は、該加熱された減圧気体が該タービンの該タービンブレードを駆動する際に、電力を発生させる、タービン発電機、
をさらに備える、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１９】
前記無排気ヒータが、熱貯蔵ユニットである、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記経路および前記電力エレクトロニクスに接続された、熱交換器をさらに備え、該熱交換器は、前記減圧気体が、該電力エレクトロニクスによって発生された熱を吸収することを可能にする、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２１】
前記熱交換器に連結された、少なくとも１つの自然対流熱だめをさらに備える、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記経路が、第一の経路であり、該第一の経路が、前記減圧気体を、前記電力エレクトロニクス、熱貯蔵ユニット、およびタービン発電機に経路決定する、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２３】
前記弁に接続された第二の経路をさらに備え、該第二の経路は、前記減圧気体を、前記タービン発電機に実質的に直接的に経路決定する、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記所定の温度が、前記空気供給源に貯蔵された前記圧縮気体の温度より低い温度である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２５】
前記圧縮気体が、圧縮空気である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２６】
前記弁が、圧力調節器である、請求項１６に記載のシステム。
【請求項２７】
圧縮気体を使用して電力を発生させる電気発生システムにおいて、電力エレクトロニクスの所望の作動温度を維持するためのシステムであって、該システムは、以下：
圧縮気体の供給源；
該圧縮気体の膨張を調節する弁であって、該圧縮気体の膨張が、該圧縮気体を冷却する、弁；
前記低温気体を該弁から受容するように接続された、前記電力エレクトロニクスが設置された熱交換器であって、該熱交換器は、該低温気体が該熱交換器を通過する際に、該低温気体が該電力エレクトロニクスから熱を除去することを可能にするように構成されている、熱交換器、
を備える、システム。
【請求項２８】
前記熱交換器に連結された、少なくとも１つの自然対流熱だめをさらに備える、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記熱交換器を出る前記低温気体を受容するために接続された、無排気ヒータをさらに備え、該ヒータは、該低温気体を、所定の温度まで加熱する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３０】
前記弁の作動を制御するように作動する制御回路構造をさらに備える、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３１】
飽和電力密度モードにおいて、電力エレクトロニクスを作動させるための方法であって、該方法は、以下：
電力エレクトロニクスを提供する工程；
該電力エレクトロニクスを、通常電力密度モードおよび飽和電力密度モードで選択的に作動させる工程；ならびに
該電力エレクトロニクスが、該飽和電力密度モードで作動している場合に、低温気体を用いて該電力エレクトロニクスを冷却する工程、
を包含する、方法。
【請求項３２】
前記冷却する工程が、以下：
圧縮気体の供給源を提供する工程；
該圧縮気体を選択的に減圧する工程であって、該圧縮気体の減圧が、前記低温気体を提供する、工程；および
該低温気体を、前記電力エレクトロニクスまたは該電力エレクトロニクスの近くに経路決定する工程、
を包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記通常電力密度モードが、前記電力エレクトロニクスが作動の待機モードにある場合に作動する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３４】
前記飽和電力密度モードが、前記電力エレクトロニクスが作動の活動モードにある場合に作動する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
前記飽和電力密度モードにおいて作動している場合に、前記電力エレクトロニクスが過熱することを防止する工程をさらに包含する、請求項３１に記載の方法。
【請求項３６】
飽和電力密度モードにおいて電力エレクトロニクスを作動させるためのシステムであって、該システムは、以下：
熱交換器に設置された電力エレクトロニクス；
該電力エレクトロニクスに接続された制御回路構造であって、該制御回路構造は、該電力エレクトロニクスに、通常電力密度モードまたは飽和電力密度モードで作動するように指示するように作動する、制御回路構造；および
該熱交換器に接続された低温気体供給源であって、該低温気体供給源は、該電力エレクトロニクスが該飽和電力密度モードで作動している場合に、低温気体を該熱交換器に提供して、該電力エレクトロニクスを冷却する、低温気体供給源、
を備える、システム。
【請求項３７】
前記低温気体供給源が、以下：
圧縮気体の供給源；および
該圧縮気体の供給源に連結された弁であって、該弁は、該圧縮気体の減圧を制御するように作動し、該圧縮気体の減圧が、該低温気体を提供する、弁、
を備える、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記通常電力密度モードが、前記電力エレクトロニクスが作動の待機モードにある場合に作動する、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記飽和電力密度モードが、前記電力エレクトロニクスが作動の活動モードにある場合に作動する、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４０】
前記熱交換器に接続された、少なくとも１つの自然対流熱だめをさらに備える、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４１】
熱交換器であって、以下：
入口ポート；
出口ポート；
該入口ポートおよび出口ポートに連結された、気体によって冷却される熱だめであって、該入口ポートは、気体の経路決定が可能な内部チャネルを介して、該出口ポートに接続されている、気体によって冷却される熱だめ；ならびに
該気体によって冷却される熱だめに連結された、少なくとも１つの自然対流熱だめ、
を備える、熱交換器。
【請求項４２】
前記気体によって冷却される熱だめに設置された電力エレクトロニクスをさらに備える、請求項４１に記載の熱交換器。
【請求項４３】
前記気体によって冷却される熱だめに設置された、少なくとも１つのキャパシタをさらに備える、請求項４１に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、系から熱を除去するためのシステムおよび方法に関する。より具体的には、本発明は、電気発生システム（例えば、熱および圧縮空気貯蔵（ＴＡＣＡＳ）バックアップエネルギーシステムまたは圧縮空気貯蔵（ＣＡＳ）バックアップエネルギーシステム）の種々の構成要素および／またはサブシステムから熱を除去するための、熱交換技術を提供する。電気発生システムは、電気的機械および電力エレクトロニクスのような構成要素および／またはサブシステムを備え得、これらは、冷却を必要とし得る。
【背景技術】
【０００２】
電気的機械（例えば、発電機およびモータ）は、当該分野において周知である。このような機械は、何千もの異なる適用において使用され、これらの適用のうちのいくつかは、電力の発生を包含する。電力は、例えば、発電機の回転子が原動機（例えば、タービン）によって駆動されて、この機械の内部で回転磁場を生じる場合に、発生する。この回転する磁場は、この発電機の固定子巻線内に電圧を誘導し、これが、電気エネルギーとして出力される。
【０００３】
作動の間、熱が、固定子鉄心、固定子巻線、ベアリング、回転子、および／または他の供給源によって、発電機の作動中に発生し得る。このような熱は、発電機の性能および作動に有害であり得る。例えば、過剰の熱は、この発電機内の永久磁石の磁束密度を減少させ得、そして発電機の構成要素（例えば、ベアリングおよび発電機巻線）を損傷し得る。
【０００４】
固定子を冷却して熱を除去するための従来の方法は、補助的な冷却ファン、循環水システム、および／または循環油システムを包含する。他のシステムは、圧縮機を使用して、噴出する空気を固定子を覆うように経路決定して、この発電機を冷却し得る。このような冷却システムは、発電機を冷却し得るが、これらは、かなりの保守および作動のための電力の供給を必要とする。さらに、このような冷却システムは、代表的に、この発電機の作動温度を、所望の温度（例えば、周囲の空気の温度）より低く維持することができない。
【０００５】
発電機は、しばしば、シャフトによってタービンに連結されて、タービン発電機として公知の電力発生システムを形成する。タービン発電機は、所定の適用に対して高度にカスタマイズされ得る（例えば、Ｃａｐｓｔｏｎｅ  Ｔｕｒｂｉｎｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｈａｔｓｗｏｒｔｈ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａから入手可能なマイクロタービンシステム）。このマイクロタービンシステムは、高いシャフト速度で作動し、永久磁石交流発電機（例えば、発電機ロータ）を駆動し、そして作動の間、この固定子から熱を除去するために、冷却を必要とする。
【０００６】
作動の間、このようなマイクロタービンシステムは、シャフトを設置された圧縮機入口空気、圧縮機噴出空気、補助的な冷却ファン、または循環油から、固定子冷却を駆動する。このタービンは、このタービンを駆動するために供給される空気を加熱する、燃料供給源（例えば、ガス、石炭、核）によって電力を供給される。従って、燃料が供給される限り、タービン発電機は、電力を提供し得る。従って、このようなマイクロタービンおよび他の燃料によって電力供給されるタービン発電機は、何千時間または何万時間もにわたって連続的に稼動し得る。しかし、このようなタービン発電機は、いくつかの欠点があり、その少なくとも１つは、汚染である。燃料の燃焼（または核の適用においては、燃料の核分裂）が、タービンを駆動するために必要である。別の欠点は、費用がかかるかまたは保守が集約的なベアリング（例えば、空気ベアリング、油膜ジャーナルベアリング、または磁気ベアリング）が、これらのタービン発電機の長い作動寿命を維持するために、必要とされることである。
【０００７】
電力エレクトロニクスは、しばしば、電気発生システムにおいて使用されて、種々の作業を実施する。この作業としては、電気的機械を駆動すること、電気機械に由来する電力を調整すること、およびサブシステム（例えば、はずみ車エネルギーバックアップシステムまたは熱貯蔵ユニット）に選択的に電力を提供することが挙げられるが、これらに限定されない。熱は、電力エレクトロニクスがこれらの作業を実施している間に発生され得る。電力エレクトロニクスから熱を除去するための従来の技術としては、フィン付きの熱だめおよびファンの使用が挙げられる。この熱だめは、熱を、電力エレクトロニクスから周囲環境（例えば、熱だめの周りの空気）へと移動させる。このファンは、空気に強制的にフィンを覆わせて、周囲環境への熱の廃棄を改善するために使用され得る。水冷は、より高い電力密度で作動する電力エレクトロニクスにおいて、使用され得る。
【０００８】
これらの電力エレクトロニクス冷却技術は、電気的機械を冷却する際に遭遇するものと同じ欠点の多くに悩まされる。すなわち、かなりの保守およびこの冷却機構を作動させるための電力の供給が、必要とされ得る。さらに、このような冷却システムは、代表的に、この電力エレクトロニクスの作動温度を、所望の温度（例えば、周囲の空気の温度）より低く維持することが出来ない。さらに、電力密度が、通常、有限の電力密度に制限される。なぜなら、従来の冷却システムは、このような有限の電力密度が過剰になる場合に、この電力エレクトロニクスが過熱することを防止するために不可欠な冷却能力を欠くからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記のことを考慮して、本発明の目的は、電気発生システムの構成要素および／またはサブシステムの、改善された冷却を提供することである。
【００１０】
本発明の目的はまた、電気発生システムにおいて使用される、電気的機械および電力エレクトロニクスの改善された冷却を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、保守の必要性を減少させる、改善された冷却を提供することである。
【００１２】
本発明のなおさらなる目的は、電気機械設計の融通性を促進すること、および電気機械の製造費用を低下させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
電気発生システム（例えば、圧縮空気貯蔵（ＣＡＳ）エネルギーシステムまたは熱および圧縮空気貯蔵（ＴＡＣＡＳ）エネルギーシステム）において、電気的機械（例えば、発電機）、サブシステム（例えば、電力エレクトロニクス）、および構成要素（例えば、ベアリング）を冷却するための、システムおよび方法が提供される。冷却は、圧縮気体の熱膨張に由来し、この圧縮気体は、ＣＡＳエネルギーシステムまたはＴＡＣＡＳエネルギーシステムのタービン発電機を駆動するために使用されるものと同じ気体であり得る。
【００１４】
本発明は、以下を提供する。
【００１５】
項目１．
貯蔵された圧縮気体から電力を発生させる、電気発生システムにおける電力エレクトロニクスを冷却するための方法であって、該方法は、以下：
圧縮気体の供給源を提供する工程；
該圧縮気体を選択的に減圧する工程であって、該圧縮気体の減圧が、該圧縮気体の温度を、所定の温度まで低下させる、工程；および
該減圧気体を、電力エレクトロニクスまたは該電力エレクトロニクスの近くに経路決定して、該電力エレクトロニクスから熱を除去する工程、
を包含する、方法。
【００１６】
項目２．
前記電力エレクトロニクスの作動温度を、前記減圧気体で所望の作動温度に維持する工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
【００１７】
項目３.
前記電力エレクトロニクスの作動温度を、自然対流熱だめで所望の作動温度に維持する工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
【００１８】
項目４.
前記選択的に減圧された気体を用いて、タービンに電力供給する工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
【００１９】
項目５.
低温気体の第一の部分を、タービンに経路決定する工程；
該低温気体の第二の部分を、前記電力エレクトロニクスまたは該電力エレクトロニクスの近くに経路決定する工程；および
該第二の部分が該電力エレクトロニクスに経路決定された後に、該第二の部分を該タービンに再度経路決定する工程、
をさらに包含する、項目１に記載の方法。
【００２０】
項目６.
前記再度経路決定する工程が、前記第二の部分を加熱し、その後、前記再度経路決定された第二の部分を前記タービンに提供する工程を包含する、項目５に記載の方法。
【００２１】
項目７.
前記加熱する工程が、前記電力エレクトロニクスから熱を回収する工程を包含する、項目６に記載の方法。
【００２２】
項目８.
前記加熱する工程が、無排気ヒータによって実施される、項目６に記載の方法。
【００２３】
項目９.
前記発生システムが作動の待機モードおよび作動の活動モードにおいて作動している場合に、自然対流熱だめを使用して、前記電力エレクトロニクスを冷却する工程をさらに包含する、項目１に記載の方法。
【００２４】
項目１０.
一次電源からの電力の供給の妨害の場合に、バックアップ電力を臨界負荷に提供するための方法であって、該方法は、以下：
圧縮気体を提供する工程；
該圧縮気体でタービン発電機を駆動して、電力を発生させる工程；および
該圧縮気体で、少なくとも電力エレクトロニクスを冷却する工程、
を包含する、方法。
【００２５】
項目１１.
前記冷却する工程が、以下：
前記圧縮気体を減圧して、低温気体を提供する工程；
該低温気体を、前記電力エレクトロニクスに経路決定する工程、
を包含する、項目１０に記載の方法。
【００２６】
項目１２.
前記低温気体が前記電力エレクトロニクスに経路決定された後に、該低温気体を所定の温度まで加熱する工程をさらに包含する、項目１１に記載の方法。
【００２７】
項目１３.
前記冷却する工程が、前記電力エレクトロニクスを所望の作動温度に維持する工程を包含する、項目１に記載の方法。
【００２８】
項目１４.
圧縮空気貯蔵システムの電力エレクトロニクスを冷却するための方法であって、該方法は、以下：
圧縮気体を提供する工程；
該圧縮気体の膨張を調節する工程であって、該圧縮気体の膨張が、該圧縮気体を冷却する、工程；
該低温気体を、該電力エレクトロニクスが設置されている熱交換器に通して経路決定する工程；および
該低温気体が該熱交換器を通過する際に、該電力エレクトロニクスから、熱を除去する工程、
を包含する、方法。
【００２９】
項目１５.
前記圧縮気体でタービン発電機を駆動して、バックアップ電力を提供する工程をさらに包含する、項目１４に記載の方法。
【００３０】
項目１６.
電力エレクトロニクスを冷却するためのシステムであって、以下：
圧縮気体の供給源；
該供給源に接続され、そして該圧縮気体を減圧するように作動する弁であって、該圧縮気体の減圧が、該圧縮気体の温度を所定の温度まで低下させる、弁；および
該弁に接続された経路であって、該経路は、該圧縮気体を、電力エレクトロニクスまたは該電力エレクトロニクスの近くに経路決定して、該電力エレクトロニクスから熱を除去する、経路、
を備える、システム。
【００３１】
項目１７.
前記経路の、前記電力エレクトロニクスを出る部分に接続された、タービン発電機をさらに備え、該タービン発電機は、前記減圧気体が該経路を通して経路決定される際に、電力を発生して、該タービンのタービンブレードを駆動する、項目１６に記載のシステム。
【００３２】
項目１８.
前記経路の、前記電力エレクトロニクスを出る部分に接続された、無排気ヒータであって、該ヒータは、前記減圧気体を所定の温度まで加熱する、無排気ヒータ；および
該無排気ヒータの出力に接続された、タービン発電機であって、該タービン発電機は、該加熱された減圧気体が該タービンの該タービンブレードを駆動する際に、電力を発生させる、タービン発電機、
をさらに備える、項目１６に記載のシステム。
【００３３】
項目１９.
前記無排気ヒータが、熱貯蔵ユニットである、項目１８に記載のシステム。
【００３４】
項目２０.
前記経路および前記電力エレクトロニクスに接続された、熱交換器をさらに備え、該熱交換器は、前記減圧気体が、該電力エレクトロニクスによって発生された熱を吸収することを可能にする、項目１６に記載のシステム。
【００３５】
項目２１.
前記熱交換器に連結された、少なくとも１つの自然対流熱だめをさらに備える、項目２０に記載のシステム。
【００３６】
項目２２.
前記経路が、第一の経路であり、該第一の経路が、前記減圧気体を、前記電力エレクトロニクス、熱貯蔵ユニット、およびタービン発電機に経路決定する、項目１６に記載のシステム。
【００３７】
項目２３.
前記弁に接続された第二の経路をさらに備え、該第二の経路は、前記減圧気体を、前記タービン発電機に実質的に直接的に経路決定する、項目２１に記載のシステム。
【００３８】
項目２４.
前記所定の温度が、前記空気供給源に貯蔵された前記圧縮気体の温度より低い温度である、項目１６に記載のシステム。
【００３９】
項目２５.
前記圧縮気体が、圧縮空気である、項目１６に記載のシステム。
【００４０】
項目２６.
前記弁が、圧力調節器である、項目１６に記載のシステム。
【００４１】
項目２７.
圧縮気体を使用して電力を発生させる電気発生システムにおいて、電力エレクトロニクスの所望の作動温度を維持するためのシステムであって、該システムは、以下：
圧縮気体の供給源；
該圧縮気体の膨張を調節する弁であって、該圧縮気体の膨張が、該圧縮気体を冷却する、弁；
前記低温気体を該弁から受容するように接続された、前記電力エレクトロニクスが設置された熱交換器であって、該熱交換器は、該低温気体が該熱交換器を通過する際に、該低温気体が該電力エレクトロニクスから熱を除去することを可能にするように構成されている、熱交換器、
を備える、システム。
【００４２】
項目２８.
前記熱交換器に連結された、少なくとも１つの自然対流熱だめをさらに備える、項目２７に記載のシステム。
【００４３】
項目２９.
前記熱交換器を出る前記低温気体を受容するために接続された、無排気ヒータをさらに備え、該ヒータは、該低温気体を、所定の温度まで加熱する、項目２７に記載のシステム。
【００４４】
項目３０.
前記弁の作動を制御するように作動する制御回路構造をさらに備える、項目２７に記載のシステム。
【００４５】
項目３１.
飽和電力密度モードにおいて、電力エレクトロニクスを作動させるための方法であって、該方法は、以下：
電力エレクトロニクスを提供する工程；
該電力エレクトロニクスを、通常電力密度モードおよび飽和電力密度モードで選択的に作動させる工程；ならびに
該電力エレクトロニクスが、該飽和電力密度モードで作動している場合に、低温気体を用いて該電力エレクトロニクスを冷却する工程、
を包含する、方法。
【００４６】
項目３２.
前記冷却する工程が、以下：
圧縮気体の供給源を提供する工程；
該圧縮気体を選択的に減圧する工程であって、該圧縮気体の減圧が、前記低温気体を提供する、工程；および
該低温気体を、前記電力エレクトロニクスまたは該電力エレクトロニクスの近くに経路決定する工程、
を包含する、項目３１に記載の方法。
【００４７】
項目３３.
前記通常電力密度モードが、前記電力エレクトロニクスが作動の待機モードにある場合に作動する、項目３１に記載の方法。
【００４８】
項目３４.
前記飽和電力密度モードが、前記電力エレクトロニクスが作動の活動モードにある場合に作動する、項目３１に記載の方法。
【００４９】
項目３５.
前記飽和電力密度モードにおいて作動している場合に、前記電力エレクトロニクスが過熱することを防止する工程をさらに包含する、項目３１に記載の方法。
【００５０】
項目３６.
飽和電力密度モードにおいて電力エレクトロニクスを作動させるためのシステムであって、該システムは、以下：
熱交換器に設置された電力エレクトロニクス；
該電力エレクトロニクスに接続された制御回路構造であって、該制御回路構造は、該電力エレクトロニクスに、通常電力密度モードまたは飽和電力密度モードで作動するように指示するように作動する、制御回路構造；および
該熱交換器に接続された低温気体供給源であって、該低温気体供給源は、該電力エレクトロニクスが該飽和電力密度モードで作動している場合に、低温気体を該熱交換器に提供して、該電力エレクトロニクスを冷却する、低温気体供給源、
を備える、システム。
【００５１】
項目３７.
前記低温気体供給源が、以下：
圧縮気体の供給源；および
該圧縮気体の供給源に連結された弁であって、該弁は、該圧縮気体の減圧を制御するように作動し、該圧縮気体の減圧が、該低温気体を提供する、弁、
を備える、項目３６に記載のシステム。
【００５２】
項目３８.
前記通常電力密度モードが、前記電力エレクトロニクスが作動の待機モードにある場合に作動する、項目３６に記載のシステム。
【００５３】
項目３９.
前記飽和電力密度モードが、前記電力エレクトロニクスが作動の活動モードにある場合に作動する、項目３６に記載のシステム。
【００５４】
項目４０.
前記熱交換器に接続された、少なくとも１つの自然対流熱だめをさらに備える、項目３６に記載のシステム。
【００５５】
項目４１.
熱交換器であって、以下：
入口ポート；
出口ポート；
該入口ポートおよび出口ポートに連結された、気体によって冷却される熱だめであって、該入口ポートは、気体の経路決定が可能な内部チャネルを介して、該出口ポートに接続されている、気体によって冷却される熱だめ；ならびに
該気体によって冷却される熱だめに連結された、少なくとも１つの自然対流熱だめ、
を備える、熱交換器。
【００５６】
項目４２.
前記気体によって冷却される熱だめに設置された電力エレクトロニクスをさらに備える、項目４１に記載の熱交換器。
【００５７】
項目４３.
前記気体によって冷却される熱だめに設置された、少なくとも１つのキャパシタをさらに備える、項目４１に記載の熱交換器。
【００５８】
（発明の要旨）
本発明のこれらおよび他の目的は、電気発生システム（例えば、ＴＡＣＡＳバックアップエネルギーシステムまたはＣＡＳバックアップエネルギーシステム）の構成要素および／またはサブシステム（例えば、電気的機械、電力エレクトロニクスなど）を冷却するために、貯蔵された圧縮気体（この圧縮気体は、タービン発電機を駆動するために使用されるものと同じ圧縮気体である）の膨張を使用して達成される。気体が膨張するにつれて、この気体は、冷却される。従って、本発明によれば、圧縮気体が、弁を横切って膨張され、この気体の膨張が、この気体を、例えば、周囲温度未満に冷却し、次いで、電気発生システムの１つ以上の構成要素および／またはサブシステムに経路決定される。
【００５９】
低温気体によって冷却される構成要素および／またはサブシステムの１つは、電気的機械であり、これは、本明細書において時々、電気発生器または発電機と称される。この低温気体は、固定子ハウジングを通して経路決定されて、熱を、電気発生器から除去し得、これによって、所望の電気発生器作動温度を得る。低温気体によって除去される熱は、固定子巻線における電気抵抗の損失、積層された固定子鉄心におけるヒステリシスおよび／または渦電流の損失、積層された固定子鉄心スロットの倍振動に起因する、回転子における漂遊負荷損、ならびに／あるいは電機子巻線電流の倍振動、回転子の巻きの損失、および電気的機械内に位置するベアリングにおける摩擦損失によって、発生され得る。さらに、低温気体は、電気的機械に移動された熱を、伝導によってタービンから除去し得、この熱が、電気発生器の回転子を駆動する。
【００６０】
この低温気体は、電気発生器に加えて、または電気発生器を除いて、電気発生システムの他の構成要素および／またはサブシステムに経路決定され得る。例えば、低温気体は、電気的機械内に収容されたベアリング（例えば、スラストエンドベアリングおよび非スラストエンドベアリング）に直接経路決定され得る。別の例として、低温気体は、タービン内に収容されたベアリング（例えば、スラストエンドベアリング）に直接経路決定され得る。このようなベアリングが電気的機械に位置するかタービンに位置するかにかかわらず、このようなベアリングを冷却することが、これらのベアリングの作動寿命を延長させる。さらなる例として、低温気体が、電力エレクトロニクスハウジングに経路決定されて、電気発生システムと関連して利用されている電力エレクトロニクスを冷却し得る。
【００６１】
本発明による冷却手段は、ＣＡＳバックアップエネルギーシステムまたはＴＡＣＡＳバックアップエネルギーシステムにおいて実施され得る。このようなシステムは、通常電源の妨害の場合に、緊急のバックアップ電力を提供し得る。例えば、通常電源が働かない場合、圧縮気体が空気リザーバ（例えば、圧力タンク）から引き出され、そしてタービンに供給される。この圧縮気体は、タービンを駆動し、このタービンが、次に、電気発生器に電力を供給する。従って、最終的に電力を発生させるために使用される圧縮気体はまた、バックアップエネルギーシステムの構成要素および／またはサブシステムを冷却するために使用される。
【００６２】
本発明による冷却手段はまた、圧縮気体を使用する他のシステムにおいて、実施され得る。例えば、連続的に作動するＴＡＣＡＳシステムまたはＣＡＳシステム（例えば、バックアップ電力を提供しないシステム）が、電力の連続的な供給を提供するために使用され得る。このようなシステムは、圧縮機を使用して、構成要素および／またはサブシステムを冷却する際、ならびにタービン発電機を駆動する際に使用するための、連続的な圧縮気体を提供し得る。
【００６３】
ＴＡＣＡＳシステムにおいて、低温気体の一部分は、タービンの方へと経路決定される前に、所定の温度まで加熱され得る。この低温気体は、加熱システム（例えば、熱貯蔵ユニット）によって加熱されて、タービンの作動効率を増加させ得る。所望であれば、この加熱システムによって加熱される低温気体の一部分は、この加熱システムに供給される前に、特定の構成要素および／またはサブシステム（例えば、固定子ハウジングおよび／または電力エレクトロニクスハウジング）を通して経路決定され得る。このような配置は、この加熱システムの熱交換効率を改善させ得る。なぜなら、構成要素および／またはサブシステムを通過する低温気体によって奪われる熱損失が回収され、そしてこの加熱システムに送達されるからである。従って、再生加熱機構が、ＴＡＣＡＳシステムの作動に組み込まれ、これは、このシステムの作動効率を増強する。
【００６４】
本発明の利点は、構成要素および／またはサブシステムに経路決定される気体の温度が、従来の熱交換器によって使用される熱交換媒体（例えば、周囲の空気、油、水など）よりかなり低くあり得ることである。その結果、このことは、先行技術の冷却システムにおいて以前には達成されなかった、より低い作動温度に関連がある。より低い作動温度は、発電機の大きさを小さくすること（例えば、より小さい固定子鉄心および固定子巻線、ならびにより小さい回転子）、ならびに発電機の設計の融通性の増加を促進し、従って、費用が低くなることを促進する。さらに、減少した大きさは、このタービン発電機が緊急電力の発生を開始するために必要とされる、スプールアップ時間をさらに減少させる。本発明の別の利点は、独立した冷却システム（例えば、ファン、圧縮機、油循環システム）が、冷却を提供するために必要とされないことである。このことは、低い費用、このようなシステムに電力供給することの必要性の排除、保守の排除、増加した信頼性、及びより小型のシステムに関連する。
【００６５】
本発明の別の局面は、低温気体を、電気発生システムの電力エレクトロニクスに直接接触させて、またはこのエレクトロニクスの近くに経路決定する、電力エレクトロニクスハウジングを包含する。この電力エレクトロニクスハウジングは、熱伝導性本体および熱だめを備え得、この本体に、電力エレクトロニクスが設置される。本発明の原理に従って誘導される低温気体は、この電力発生システムの作動の活動モードの間に、この熱伝導性本体を通して経路決定されて、この電力エレクトロニクスによって発生される熱を抽出し得る。この熱だめは、この電力発生システムの作動の待機モードと活動モードとの両方の間に、電力エレクトロニクスから熱を抽出し得る。
【００６６】
電力エレクトロニクスを膨張した気体で冷却することの利点は、これが、従来の冷却技術を用いて以前に達成された能力を超えて、冷却能力を増加させ、これによって、電力エレクトロニクスの電力密度を、従来の冷却技術によっては以前は維持不可能であったレベルまで上昇させることである。
【００６７】
本発明の別の局面は、低温気体を、電気発生器の巻かれた固定子鉄心と直接接触させて、またはこの固定子鉄心の近くに、低温気体を経路決定する、固定子ハウジングを包含する。この固定子ハウジングは、熱交換効率を最大にするために、固定子鉄心に対して同一面に（例えば、気密に）フィットするように、機械加工され得る。このような固定子ハウジングは、低温気体をこの固定子の周りに経路決定するための、１つ以上の環状チャネルを有し得る。固定子ハウジングは、電力発生の間、積層された固定子鉄心および／または巻線もしくはその付属品を気体が損傷することを防止するための、圧力スリーブを備え得る。
【００６８】
本発明の上記および他の特徴、その性質および種々の利点が、添付の図面と一緒に考慮される、以下の詳細な説明の考慮の際に、より明らかになる。図面において、類所の参照文字は、全体にわたって、類似の部品を表す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
（発明の詳細な説明）
本発明の原理に従う冷却は、多くの異なる型の電気発生システム（特に、貯蔵された圧縮気体から電力を誘導するシステム）において、実施され得る。このようなシステムとしては、ＣＡＳシステムおよびＴＡＣＡＳシステムが挙げられるが、これらに限定されない。本発明の理解をさらに容易にするために、このようなシステムの簡単な議論が提供されて、本発明が実施され得る可能な枠組みを記載する。
【００７０】
図１は、公知のＴＡＣＡＳバックアップエネルギーシステム１００の概略を示す。バックアップエネルギーシステム１００は、ユーティリティ入力１０に接続され得、この入力は、通常の作動条件の間、臨界負荷１８０に電力を供給する。当業者は、ユーティリティ入力１１０が、任意の型の一次電源（ＡＣまたはＤＣ）であり得ることを理解する。
【００７１】
バックアップエネルギーシステム１００は、モータ１２０、圧縮機１２２、１方向弁１２４、圧力タンク１２６、弁１２８、熱貯蔵ユニット１３０、タービン１４０、電気機械１５０、電力変換回路構造１６０、および制御回路構造１９０を備える。所望であれば、任意の過渡電力供給源１７０（例えば、はずみ車エネルギー貯蔵システム、ウルトラキャパシタ、バッテリなど）もまた、提供され得る。電気的機械１５０は、モータおよび発電機として機能し得る機械であり得る。通常の作動条件の間、ユーティリティ入力１１０は、臨界負荷１８０に電力を供給する。ユーティリティ入力１１０はまた、電力モータ１２０であり得、このモータは、圧縮機１２２を駆動して、圧縮空気で圧力タンク１２６を満たす。この圧縮空気は、１方向弁１２４を通して押され、フィードバックを防止し得る。当業者は、圧力タンク１２６が、洞窟（例えば、地下の岩塩ドーム）のような異なる型の空気貯蔵リザーバで置き換えられ得ることを理解する。
【００７２】
制御回路構造１９０は、バックアップエネルギーシステム１００に含まれる構成要素のいずれにも接続されるようには示されていないが、当業者は、制御回路構造１９０が、当該分野において周知でありかつ理解される、制御およびモニタリングの機能を実施し得ることを理解する。例えば、制御回路構造１９０は、通常電源が働かない場合に、弁１２８を開き得る。
【００７３】
電力が働かない場合、圧力タンク１２６に貯蔵された圧縮空気は、弁１２８を通して、熱貯蔵ユニット１３０へと経路決定される。熱貯蔵ユニット１３０は、タービン１４０に経路決定される前に、圧縮空気を加熱する。熱貯蔵ユニット１４０は、無排気ヒータ（例えば、無公害ヒータ）であり得る。このような熱貯蔵ユニットの作動の例および議論は、例えば、同時係属中の、共有に係る米国特許出願番号１０／７３８，８２５（２００３年１２月１６日出願）、米国特許出願番号１０／９４３，６３９（２００４年９月１７日出願）、および米国特許出願番号１０／９４３，２９３（２００４年９月１７日出願、現在、米国特許出願公開番号２００５−０１２６１７２Ａ１）に見出され得、これらの各々は、その全体が本明細書中に参考として援用される。加熱された圧縮空気は、タービンを駆動し、このタービンが、次に、電気的機械１５０に電力を供給する。電気的機械１５０は、発電機として作動し、そして電力変換回路構造１６０に電力を提供し、この回路構造は、この電力を調整し、その後、この電力を臨界負荷１８０に提供する。
【００７４】
バックアップエネルギーシステム１００の上記議論は、ＴＡＣＡＳシステムの徹底的な議論であるとは意図されず、本発明が実施され得るシステムの一般的な枠組みを提供することが意図される。上に簡単に記載されるようなＴＡＣＡＳ無中断電源システム、およびそのバリエーションの、より詳細な説明については、同時係属中の、共有に係る米国特許出願番号１０／３６１，７２８（２００３年２月５日出願）を参照のこと。これは、本明細書中に参考として援用される。本発明は、同時係属中の、共有に係る米国特許出願番号１０／３６１，７２９（２００３年２月５日出願、現在、米国特許出願公開番号２００４−０１４８９２２Ａ１、これは、その全体が本明細書中に参考として援用される）に記載されるもののような、他の緊急バックアップ電力送達システムに組み込まれ得る。
【００７５】
ＣＡＳバックアップエネルギーシステムおよびＴＡＣＡＳバックアップエネルギーシステムは、産業用バックアップ通常電源の観点で使用され得る。あるいは、本発明は、電力を発生することに関連する任意の適用（例えば、熱プラントおよび太陽電気プラント）において使用され得る。本発明は、連続的に作動するＣＡＳシステムおよびＴＡＣＡＳシステムにおいて、電力の連続的な供給を生じるために使用され得る。さらに、本発明は、ある形態または別の形態の貯蔵された圧縮気体を使用する、他の任意の適用において使用され得る。
【００７６】
図２は、低温気体がどのように誘導され、そして本発明の原理に従う電気発生システムの、構成要素および／またはサブシステムを冷却するために使用されるかを図示する、ブロック図である。低温気体が、貯蔵された圧縮気体を弁２２０に通して膨張させることによって得られる。圧縮気体は、空気供給源２１０に貯蔵され、この空気供給源は、圧力タンク、洞窟、岩塩ドーム、または加圧気体を収容し得る他のデバイスであり得る。弁２２０は、空気供給源２１０から受容された圧縮気体の圧力を、所定の圧力まで下げ得るデバイスであり得る。例えば、弁２２０は、圧力調節器または流れ制御弁であり得る。
【００７７】
圧縮気体が弁２２０を通過するに連れて、この気体は、空気供給源２１０に貯蔵された圧縮気体の圧力より低い圧力まで減圧される（例えば、膨張する）。この高圧から低圧への低下は、気体のジュール−トムソン膨張を生じ、この膨張は、気体温度をかなり低下させる。例えば、制御された環境において、４５００ＰＳＩＡから４００ＰＳＩＡへの気体の膨張は、３０℃未満の気体温度を生じ得る。このような低温気体の温度は、従来のファンおよび水冷システムまたは油冷システムを使用して達成される温度よりずっと低い。
【００７８】
次いで、この低温気体は、電気発生システム２３０の種々の構成要素および／またはサブシステムを冷却するために使用される。この低温気体が、構成要素および／またはサブシステム２３０を、種々の異なる様式で冷却するために使用され得ることが理解される。例えば、この低温気体は、互いに独立して、構成要素および／またはサブシステムに経路決定され得る。すなわち、別個の経路が、低温気体を各構成要素および／またはサブシステムに経路決定し得る。別の例として、この低温気体は、互いに組み合わせて、構成要素および／またはサブシステムに経路決定され得る。すなわち、単一の連続的な経路または複数の並行な経路が、低温気体を２つ以上の構成要素および／またはサブシステムに経路決定するために使用され得る。
【００７９】
所望であれば、この低温気体は、特定の構成要素および／またはサブシステムに経路決定され得、そしてすぐに、周囲の環境に排気され得る。他の構成において、この低温気体は、所望の構成要素またはサブシステムを冷却した後に、電気発生システムの他の構成要素および／またはサブシステムに経路決定され得る。例えば、電気的機械を冷却するために使用される低温気体が、熱貯蔵ユニットへ、次いでタービンへと経路決定され得る。
【００８０】
本発明は、多数の異なる適用を有することが理解されるが、議論があまりにも抽象的になることを防ぐため、ならびに本発明のよりよい理解および評価を提供するために、本発明の特定の用途が頻繁に参照される。これらの例は、本発明の多くの可能な適用のうちのいくつかを示すのみであることが強調される。
【００８１】
図３は、本発明の原理に従う、電気的機械を冷却するバックアップエネルギーシステム３００の概略である。バックアップエネルギーシステム３００は、気体（例えば、空気またはアルゴン）の減圧の間に起こる、天然に起こる冷却プロセスを利用するように構成されていることを除いて、上記システム１００と類似である。バックアップシステム３００は、ユーティリティ入力３１０、モータ３２０、圧縮器３２２、一方向弁３２４、空気リザーバ３２８、弁３３０、弁３３２、熱貯蔵ユニット３４０、タービン３５０、および電気的機械３６０を備え得る。システム３００はまた、他の構成要素（例えば、図１の圧縮器１２２およびモータ１２０）を備え得るが、この図を複雑にすることを避けるために省略されていることが、理解される。タービン３５０および電気的機械３６０は、タービン発電機として一緒に機能し得るが、議論を容易にするために、互いに独立して示されていることが、さらに理解される。
【００８２】
弁３３０は、空気供給源３２８から提供される気体を、この気体がタービン３５０へと下流に送達されるにつれて、この気体の圧力を調節する。この気体が弁３３２に達すると、弁３３２は、この調節された空気の一部分を経路３３６に方向付け、そしてこの調節された空気の残りの部分を、経路３３８に方向付ける。経路３３８内の気体は、電気的機械３６０に経路決定され、次いで、熱貯蔵ユニット３４０に経路決定され、このユニットが、この気体を加熱する。経路３３６内の気体は、熱貯蔵ユニット３４０を迂回するが、熱貯蔵ユニット３４０から出る加熱された気体と再度組み合わせられ、その後、タービン３５０に供給される。次いで、この組み合わせられた気体は、タービン３５０を駆動し、このタービンが、次に、電気的機械３６０を駆動して、電力を発生させる。
【００８３】
図３に示される特定の弁（例えば、弁３３０および３３２）および気体経路決定構成（例えば、経路３３６および３３８）は、二重気体経路の経路決定システムを使用して、タービン３５０に供給される気体の入口温度および圧力に対する、より大きい程度の制御を達成する。このような二重経路の経路決定システムの例は、同時係属中の、共有に係る米国特許出願番号１０／９４３，２９４（２００４年９月１７日出願）および同時係属中の、共有に係る米国特許出願番号１０／９４３，３２８（２００４年９月１７日出願）に、より詳細に記載されており、これらの両方は、その全体が本明細書中に参考として援用される。所望であれば、本発明は、気体をタービンに経路決定するために、単一経路の気体経路決定システムで実施され得る。このようなシステムにおいて、迂回経路３３６は、省略され得る。
【００８４】
作動の緊急モードの間、弁３３０は、空気リザーバ３２８によって供給される圧縮気体の、所定の圧力への膨張を調節する。これによって、高圧から低圧への圧力低下を生じ、気体のジュール−トムソン膨張を生じ、この膨張が、気体温度のかなりの低下を生じる。
【００８５】
気体が膨張した後に、低温気体が、電気的機械３６０に経路決定される。より具体的には、この低温気体は、固定子ハウジング（図示せず）（例えば、図８〜１４に示されるもの）に経路決定されて、電量の発生の間に生じる熱を除去し得る。この固定子ハウジングは、低温気体が、電気的機械３６０の固定子に直接適用されること、またはこの固定子の近くに経路決定されることを可能にする。固定子は、固定子鉄心、固定子鉄心積層体、および固定子巻線を含む、電気的機械の静止部分を含み得る。
【００８６】
この低温空気が固定子ハウジングを通過するにつれて、作動の間に電気的機械３６０によって発生される熱が、この低温気体に吸収され得る。従って、この固定子ハウジングは、熱交換器として機能し、そしてこの低温気体は、熱交換媒体として機能する。この低温気体が電気的機械３６０からの熱を吸収した後に、この部分的に加熱された気体は、熱貯蔵ユニット３４０に経路決定され得る。
【００８７】
部分的に加熱された気体を熱貯蔵ユニット３４０に経路決定することの利点は、熱貯蔵ユニット３４０の加熱放出効率を増加させることである。従って、熱貯蔵ユニット３４０は、タービン３５０に供給される気体に、この気体を所定の温度で排出するほど高いエネルギーを付与する必要はないかもしれない。さらに、電気的機械３６０の熱損失を、熱貯蔵ユニット３４０に供給される気体内に回収することは、熱貯蔵ユニット３４０がより小さい大きさにされること、および／またはより低い温度で作動することを可能にし得る。
【００８８】
本発明の原理に従う冷却方法論は、他の熱供給源が、電気的機械３６０の作動温度に不利に影響を与えることを防止し得る。例えば、固定子の冷却は、電気的機械３６０内に収容されたベアリングから熱を抽出し得る。このようなベアリングとしては、非スラストエンドベアリング、スラストエンドベアリング、またはこれらの両方が挙げられ得る。ベアリングを冷却することの他の利点は、これらの作動寿命を延長させることである。固定子の冷却は、電気的機械３６０の固定子から熱を抽出し得る。低温気体によって除去される熱の他の供給源としては、抵抗損失、渦流損失、およびヒステリシス損失が挙げられる。
【００８９】
電気的機械３６０から除去される熱の別の例としては、タービン３５０によって電気的機械３６０に付与される熱が挙げられ得る。いくつかの適用において、タービン３５０は、電気的機械３６０に直接連結され得る。従って、タービン３５０を駆動するために供給される入口気体の熱が、伝導または対流、あるいはその組み合わせによって、電気発生器に移動され得る。
【００９０】
本発明の原理に従って、電気的機械３６０から熱を除去することは、熱を周囲条件に排出する、従来の空冷式機械、水冷式機械、または油冷式機械を用いて達成されるより低い作動温度を生じ得る。このより低い作動温度は、駆動されるべき固定子の電流および磁束密度を、より高温で達成され得る電流および磁束密度より高くする。その結果、所定の体積の固定子についての電流および磁束保有能力がより大きくなり、発電機を構築するために必要とされる固定子材料（例えば、鉄および銅）の体積の減少を生じる。
【００９１】
類似の利点が、回転子のような磁気材料の使用に対して実現される。磁気材料を用いて、より低い作動温度は、所定の体積の磁気材料についての磁束密度の増加を生じる。従って、磁気材料の体積が減少し得、なおさらに、同じ電機保有能力を提供し得る。固定子および磁気材料の体積の減少は、発電機の製造費用を低下させ、そして増加した発現器設計の融通性を促進する。
【００９２】
回転子材料の減少のさらなる利点は、内部の極モーメントが減少することである。このことは、より速いタービン発電機スプールアップ時間を生じ得、これによって、電力が働かない場合にバックアップ電力を提供する際の時間の遅れを減少させる。さらに、タービンをより速い速度にすることによって、通常電源の停止と、タービン発電機が速度に達してバックアップ電力を供給するためにかかる時間との間の過渡期間の間に、過渡電力供給源（例えば、はずみ車バックアップエネルギーシステム）から引き出される必要がある電力が、より少なくあり得る。
【００９３】
本発明に従って使用される冷却方法論は、再生加熱を使用し得、これは、より効率的な作動および費用効果的なバックアップ電力供給システムを生じ得ることが、理解される。再生加熱は、（タービン３５０によって駆動されている間の）電気発生器３６０から奪われる熱を、熱貯蔵ユニット３４０へと再度方向付けることによって、実現され得る。従って、冷却し、最終的に発電機を駆動する同じ気体が、熱貯蔵ユニット３４０およびタービン３５０の作動効率を改善するために使用され得る。
【００９４】
図４は、本発明の原理に従う冷却を使用して、電気的機械の内部に収容されるベアリングを別々に冷却する、バックアップエネルギーシステム４００を示す。これらのベアリングは、高速タービン発電機装置において、シャフトの負荷を支持し得、従って、過熱しやすくあり得る。所望であれば、ブッシングが、ベアリングの代わりに使用され得る。バックアップエネルギーシステム４００は、弁４３４が弁４３２の下流に連結されて、経路４３９を通して低温気体をベアリング４６４に直接経路決定し得ることを除いて、図３のシステム３００と類似である。ベアリング４６４のうちの１つは、スラストエンドベアリングであり得、そして他方は、非スラストエンドベアリングであり得る。示されるように、弁４３４は、弁４３２の下流に接続され、そして所定の圧力の低温気体を、経路４３９に経路決定する。経路４３９は、２つの気密チャンバ（図示せず）に接続され得、これらのチャンバの各々が、ベアリング４６４を収容し、これによって、低温空気がベアリング４６４から熱を抽出することを可能にする。ベアリング４６４から抽出される熱は、周囲環境に排気され得る。
【００９５】
代替の配置において、ベアリング４６４から抽出された熱は、大気に排気される代わりに、経路４２６にフィードバックされ得る。しかし、このような配置は、経路４３９が、弁４３４のような弁の下流に接続されることとは対照的に、弁４３２の下流に直接接続されることを必要とし得る。すなわち、弁４３４は、省略される。さらに、この代替の配置は、固定子ジャケットから抽出された熱が、熱貯蔵ユニット４４０に経路決定される前に、ベアリング４６４から抽出された熱と組み合わせられることを可能にする。上で議論されたように、この熱エネルギーの回収は、熱貯蔵ユニット４４０の加熱効率を改善し得、従って、熱貯蔵ユニットの大きさ決めの際、および熱貯蔵ユニットの作動温度の調節の際の、増加した融通性を可能にする。
【００９６】
図５は、本発明の原理に従う冷却を使用して、タービン５５０内に収容されたベアリングを別々に冷却する、バックアップエネルギーシステム５００を示す。バックアップエネルギーシステム５００は、低温気体が、タービン５５０内に収容されたベアリング５５４（例えば、スラストエンドベアリング）に経路決定されることを除いて、図４のシステム４００と類似である。示されるように、経路５３９は、弁５３２の下流で受容された低温気体を、ベアリングチャンバ（図示せず）に経路決定し、ここで、熱が、エンドベアリング５５４から抽出されて、経路５２６を通して、熱貯蔵ユニット５４０に経路決定される。流れ制限デバイス５７０が、ベアリングに送達される低温気体の量を制限するために、使用され得る。
【００９７】
あるいは、ベアリング５５４から抽出された熱を熱貯蔵ユニット５４０に戻して再度方向付ける代わりに、この抽出された熱は、周囲の環境に排気され得る。このような配置において、さらなる弁を経路５３９に追加して、弁５３２によって供給される低温気体の圧力を段階的に低下させ、圧縮気体の過剰な損失を防止することが必要であり得る。
【００９８】
本発明に従うベアリングの冷却の利点は、バックアップ電力システム３００、４００、および５００が作動の待機モードにおいてそれらの作動寿命の大部分を費やすという事実と組み合わせて、低い費用のベアリング（例えば、グリースで潤滑されるベアリング）が使用され得ることである。この低温気体は、バックアップ電力システムが作動の活動モードにある場合に、このようなベアリングを十分に冷却し得、それによって、油冷のような従来の冷却技術の使用の必要性を除く。
【００９９】
図６は、本発明の原理に従う冷却を使用して、電力エレクトロニクス６６２を冷却する、バックアップエネルギーシステム６００を示す。バックアップエネルギーシステム６００は、通常電源６１０（例えば、ＡＣ電源またはＤＣ電源）、空気供給源６２８、弁６３０および６３２、熱貯蔵ユニット６４０、タービン６５０、電気的機械６６０、電力エレクトロニクス６６２、過渡電力供給源６７０（例えば、はずみ車エネルギーシステム）、ならびに負荷６８０を備え得る。他の構成要素（例えば、空気供給源６２８の充填のためのモータおよび圧縮器）は、この図を過度に込み入らせることを回避するために、図示されていない。さらに、低温気体を電気的機械６６０およびベアリングに経路決定するための経路は、この図を過度に込み入らせることを回避するために、示されていないが、このような経路は、バックアップエネルギーシステム６００に提供され得ることが理解される。
【０１００】
電力エレクトロニクス６６２は、バックアップエネルギーシステム６００が待機モードで作動するか、過渡モードで作動するか、活動モードで作動するかにかかわらず、連続的に作動し得る。従って、電力エレクトロニクス６６２は、作動のモードにかかわらず、連続的に熱を放出し得る。電力エレクトロニクス６６２は、整流エレクトロニクス（例えば、ＡＣからＤＣへの変換器）、反転エレクトロニクス（例えば、ＤＣからＡＣへの変換器）、キャパシタ、インダクタ、制御回路構造、および当業者に公知である他の構成要素を備え得る。
【０１０１】
待機モードの間、電力エレクトロニクス６６２は、熱貯蔵ユニット６４０および過渡電力供給源６７０に電力を供給し得る。熱貯蔵ユニット６４０は、作動の活動モードの間、このユニットを通過する気体を加熱するために適切な所定の温度まで加熱され、そして例えば、環境への損失に起因する熱損失を克服するように、電力供給され得る。過渡電力供給源６７０は、通常電源６１０が働かない場合に、負荷６８０に即座に電力を供給し得るように、電力供給され得る。
【０１０２】
電力エレクトロニクス６６２は、作動の過渡モードの間に過渡電力供給源６６０によって負荷６８０に供給される電力を調整し得る。電力エレクトロニクス６６２はまた、作動の活動モードの間に、電気的機械６６０から負荷６８０に供給される電力を調整し得る。作動の過渡モードの間および活動モードの間に、電力エレクトロニクス６６２は、最も多くの熱を放出する。この熱は、本発明の原理に従う冷却を使用して、除去される。
【０１０３】
バックアップエネルギーシステム６００が作動の待機モードから出る場合、空気供給源６２８からの圧縮空気が、弁６３０を通って膨張し、この気体の膨張が、この気体を冷却し、そして電力エレクトロニクス６６２に方向付けられる。より具体的には、弁６３２は、低温気体を電力エレクトロニクスハウジング（図示せず）に方向付けて、電力エレクトロニクス６６２によって発生する熱を除去し得る。気体が電力エレクトロニクスハウジングを出た後に、この気体は、熱貯蔵ユニット６４０に方向付けられ得、その後、タービン６５０に経路決定される。電力エレクトロニクス６２２によって奪われた熱は、気体が熱貯蔵ユニット６４０に供給される前に、この気体を「予熱」し、このユニットの排出効率を増加させる。
【０１０４】
待機モードの間、電力エレクトロニクス６６２は、熱を発生するが、一般に、作動の過渡モードおよび活動モードの間に発生する熱ほど多くはない。熱損失が低下されるので、自然対流熱だめ（図示せず）は、待機モードの間の一次冷却機構として機能し得る。
【０１０５】
図７は、本発明の原理に従う、電力エレクトロニクスハウジング７００の三次元分解図を示す。電力エレクトロニクス７６２は、気体冷却熱だめ７２４に設置され得、この熱だめは、空気入口７２０および空気出口７２２を備える。熱だめ７２４は、例えば、アルミニウム、銅、金、鉄、鋼、およびこれらの合金、または適切な熱伝導特性を有する他の任意の材料を使用して作製され得る。過渡モードおよび活動モードの間、低温気体は、熱だめ７２４に経路決定され、空気入口７２０に入り、そして空気出口７２２から出る。熱だめ７２４は、低温気体を熱だめ内で経路決定するためのチャネル（図示せず）を有して、熱だめ７２４への気体暴露の表面積を最大にし得、より大きい熱交換能力を与える。
【０１０６】
設置ブラケット７１０および７１４は、自然対流熱だめ７３０および７３２を、気体冷却熱だめ７２４およびキャパシタ７１２に隣接して固定し得る。自然対流熱だめ７３０および７３２は、作動の過渡モードおよび活動モードの間、電力エレクトロニクス７６２によって発生する熱を除去する際に、気体冷却熱だめ７２４を補助し得る。また、作動の待機モードの間、自然対流熱だめ７３０および７３２は、電力エレクトロニクス７６２によって発生する熱を除去し得る。このシステムの異なる高さにおける温度差に起因して通常存在する空気の流れは、熱だめ７３０および７３２が、電力エレクトロニクス７６２から熱を除去することを可能にし得る。自然対流熱だめ７３０および７３２は、例えば、プラスチック、アルミニウム、銅、金、鉄、鋼、これらの任意の合金、または適切な熱伝導特性を有する他の任意の材料から作製され得る。
【０１０７】
本発明の原理にしたがって、電力エレクトロニクス７６２から熱を除去することは、従来の空冷技術、水冷技術、または油冷技術を用いて達成されるより大きい冷却能力を生じる。増加した冷却能力から誘導される１つの利点は、電力エレクトロニクスの作動温度が、従来の冷却技術を用いて達成されるより低い温度レベルまで低下され得ることであり得る。例えば、１つの実施形態において、電力エレクトロニクスの作動温度は、周囲温度未満または周囲温度の近くに維持され得る。
【０１０８】
別の利点は、上昇したレベルの電力密度が、長期間にわたって、電力エレクトロニクス７６２を過熱する危険性なしで維持し得ることである。このことは、この電力エレクトロニクスが、「飽和した」電力密度モードで作動することを可能にし得る。「飽和した」電力密度モードは、本発明に従う冷却が、電力エレクトロニクスの電力密度を、従来の冷却システム（例えば、強制空冷、強制水冷、または強制油冷）によって維持され得るレベルより高い、このレベルを超えたレベルまで増加させることを可能にする作動条件であり得る。すなわち、このような上昇したレベルの電力密度が、電力エレクトロニクスが従来の冷却システムを用いて冷却されることを要求する場合、この電力エレクトロニクスは、機能を止め得るか、または作動を維持し得る場合には、このような作動は、一時的（例えば、数秒間）であり得る。
【０１０９】
この電力エレクトロニクスは、より低レベルの電力密度が必要とされる場合、通常の電力密度モードで作動し得る。通常の電力密度モードの例としては、作動の待機モード、および従来の冷却技術（このような技術が使用されるべきである場合）がこの電力エレクトロニクスを十分に冷却し得るモードが挙げられる。
【０１１０】
図８は、本発明の原理にしたがって、固定子８２０を収容する固定子ハウジング８１０を有する、発電機−タービンアセンブリの断面図を示す。固定子８２０は、本明細書中で時々、巻線固定子鉄心と称され得、これには、固定子鉄心、固定子積層体、および固定子巻線が含まれ得る。示されるように、電気的機械８６０は、設置ねじ８６２を介してタービン８５０に設置され得る。スラストエンドベアリング８５８および非スラストエンドベアリング８５８が、タービン発電機の固定子８６６を支持し得る。作動の間、加熱された圧縮空気が、空気プレナム８５４に提供されて、タービンのファン８５６を駆動する。タービン８５６のスピンは、回転子８６６を回転させ、この回転子の回転は、磁場を発生させ、この磁場は、固定子８２０において磁束線を誘導する。巻線固定子鉄心８２０における、時間で変動する磁束線は、この固定子巻線において電圧を発生させ、この電圧が、この巻線が電気的負荷に接続されている場合に、この巻線に電流を流す。時間により変動する磁束線は、積層された鉄心における渦電流およびヒステリシスに起因して、熱を発生させる。さらに、巻線における電流は、抵抗損失に起因して、熱を発生させる。鉄心および巻線の損失は、固定子ハウジング８１０を通過する低温気体によって除去される。
【０１１１】
本発明に従って誘導される低温気体は、入口８１２に供給され、この入口は、環状チャネル８１６に接続されており、このチャネルは、低温気体が、固定子の近くおよび周囲で出口８１４の方へと流れることを可能にする。環状チャネル８１６は、所定の深さおよび幅のリングであり得、このチャネルは、固定子ハウジング８１０内に構築される。気体が入口８１２に入るにつれて、この気体が分けられ得、この気体の一部分が、環状チャネル８１６の第一の半分を通過し、そして残りの半分が、環状チャネル８１６の第二の半分を通過することに、さらに注目のこと。この低温気体が環状チャネル８１６を通過するにつれて、この気体は、固定子８２０および電気的機械８６０に付随する他の構成要素から、熱を吸収し得る。
【０１１２】
図９Ａおよび９Ｂは、固定子ジャケット９３０およびジャケットハウジング９５０の三次元図を示し、このハウジングは、固定子ジャケット９３０上を滑って、本発明の原理に従う図８に示される固定子ハウジングを形成する。図９Ａは、電気的機械の巻線固定子鉄心を覆ってフィットするジャケット９３０を示す。内径の大きさに依存して、固定子ジャケット９３０は、固定子鉄心に対して同一面でフィットして、固定子ハウジング８１０の熱交換効率を最大にし得る。固定子ジャケット９３０は、チャネル９２０を有し、このチャネルは、固定子ジャケット９３０の外径より小さい直径および所定の幅を有する。チャネル９２０は、図９Ｂの固定子ジャケットハウジング９５０が固定子ジャケット９３０上の適所に位置決めされる場合に、環状チャネル８１６（図８に示される）を形成する。Ｏリングチャネル９２２および９２４が、固定子ジャケット９３０に提供されて、例えば、ジャケットハウジング９５０が固定子ジャケット９３０上の適所ですべる場合に密封されたフィットを提供するＯリングを支持し得る。このような気密フィットを用いて、気体は、環状チャネル８１６を通して、入口ポート９１２から出口ポート９１４へと強制的に流され得る。
【０１１３】
図９Ａおよび９Ｂに示される固定子ハウジングは、高圧気体での作動から生じ得る潜在的な問題から、巻線固定子鉄心を保護し得る。この配置において、高圧気体は、固定子鉄心に直接適用されないかもしれない。なぜなら、固定子ジャケット９１０は、気体が固定子積層体と直接接触することを防止するからである。このような保護は、高圧適用において、巻線固定子鉄心の構造的一体性を維持するために必要であり得る。当該分野において公知であるように、固定子鉄心は、一緒に積層され、そして巻き付けられる。従って、積層体の間に、小さいエアポケットまたはチャネルが存在し得、これは、空気が通過することを可能にする。十分な空気圧が付与される場合、これらのチャネルまたはエアポケットは、膨張し得、過剰の漏出ならびに積層された鉄心および／または巻線に対する可能な損傷を生じ、これによって、電気的機械の作動特徴に、有害な影響を与える。
【０１１４】
図１０Ａ〜１０Ｃは、本発明の原理に従う、別の固定子ハウジング１０００のいくつかの図を示す。固定子ハウジング１０００は、成型および／または機械加工され得る、単一片の構築物であり得る。図１０Ａは、固定子ハウジング１０００の三次元の図を示す。図１０Ｂは、図１０Ａの線Ｂ−Ｂに沿って見た、固定子ハウジング１０００の断面図を示し、そして１０Ｃは、図１０Ａの線Ｃ−Ｃに沿って見た、固定子ハウジング１０００の断面図を示す。固定子ハウジング１０００は、気体を固定子鉄心の近くに経路決定するための、複数の環状チャネル１０２０を有し得る。軸方向マニホルド１０２２および１０２３は、環状チャネル１０２０を、それぞれ入口ポート１０３０および出口ポート１０３４に接続する。従って、例として、入口１０３０に入る気体は、マニホルド１０２２を通過し、環状チャネル１０２０を通り、マニホルド１０２３を通り、次いで、出口１０３４から出得る。
【０１１５】
図１１は、この図が、本発明の原理に従うハウジング１０００に収容された固定子巻線１１４０、積層された固定子鉄心スタック１１４４、および圧力スリーブ１１５０を有する固定子ハウジング１０００を示すことを除いて、図１０Ｂと類似の断面図を示す。圧力スリーブ１１５０は、積層された固定子鉄心１１４４の外径に対して同一面上でフィットするように構成され得、そして積層体１１４４および固定子巻線１１４０を、固定子ハウジング１０００に供給される高圧気体から保護するように機能し得る。上で議論されたように、高圧に対する保護を提供し、これによって、高圧気体が積層体を通って漏出しないようにすることが、必要であり得る。従って、圧力スリーブ１１５０とハウジング１０００との組み合わせは、固定子巻線１１４０および積層された固定子鉄心１１４４と一緒に、気密アセンブリを提供し得る。所望であれば、Ｏリング（図示せず）が提供されて、このアセンブリの圧力一体性をさらに増強し得る。
【０１１６】
当業者は、図８〜１１に示される図示が、限定ではなく、そして異なる構成が、低温気体を電気的機械に経路決定して、熱を電気的機械から引き出すために使用され得ることを理解する。例えば、環状チャネルは、固定子ハウジングを通る気体の螺旋状の運動を誘導するために、螺旋状の畝を有し得る。入口ポートおよび出口ポートは、図８〜１１に示されるものとは異なって位置決めされ得る。例えば、入口および出口は、ハウジングの反対の端部に配置され得る（例えば、入口は、スラストエンドベアリングの側の近くに配置され、そしてこの入口は、タービン−発電機の組み合わせの非スラストエンドベアリングの側の近くに配置される）。
【０１１７】
図１２、１３、および１４は、本発明の原理に従う、固定子ハウジングの他の実施形態の、単純化された断面図を示す。図１２Ａおよび１２Ｂは、固定子ジャケット１２３０の溝（図示せず）にはんだ付けまたは鑞付けされた管またはパイプ１２２０を有する、固定子ハウジング１２００の２つの異なる図を示す。いくつかのパイプ１２２０が、固定子ジャケット１２３０の周りで周囲にはんだ付けまたは鑞付けされ得る。任意のジャケットハウジング１２５０は、パイプ１２２０の上をすべるように構築され得る。この実施形態において、管またはパイプ１２２０は、ハウジング１２００の第一の端部で開始して所定の距離で、固定子ハウジング１２００の中心軸１２６０に対して平行に延び得る。この所定の距離の端部において、管１２２０は、ハウジング１２００の第一の端部に戻る。これによって、この送りおよび戻りの経路の経路決定構造体が、図１２Ａにおいて明らかであり、ここで、「×」は、気体が管１２２０に流入することを示し、そして「・」は、気体が管１２２０から流出することを示す。この送りおよび戻りの経路決定構造体はまた、図１２Ｂにおいて明らかであり、ここで、矢印は、固定子ハウジング１２００の第一の端部から対向する端部へ、および第一の端部に戻っての、気体の流れを示す。
【０１１８】
図１３は、図１２Ａおよび１２Ｂに示されるものと類似の、気体を経路決定するための管またはパイピング構造体を示すが、この気体は、本発明の原理に従って、固定子ハウジングの第一の端部から、固定子ハウジング１３００の反対側の端部へと流れるように、方向付けられ得る。図１３は、パイプ１３２０が、固定子ジャケット１３３０の中心軸（図示せず）の周りで周囲に配置されていることを示す。パイプ１３２０の第一の端部は、入口マニホルド１３３２に接続されており、そしてパイプ１３２０の第二の反対側の端部は、出口マニホルド１３３４に接続される。示されるように、この構成は、気体を、固定子ハウジング１３００の第一の端部から反対側の端部へと経路決定する。望ましい場合、任意のジャケットハウジング１３５０が、パイプ１３２０上を滑るように構成され得る。
【０１１９】
図１４Ａおよび１４Ｂは、本発明の原理に従う、固定子ハウジングのなお別のバリエーションを示す。固定子ハウジング１４００は、軸方向流れチャネル１４２０を有し、このチャネルは、固定子ハウジング１４００の中心軸に対して平行に延びる。軸方向流れチャネル１４２０は、固定子ジャケット１４３０内に構築される。すなわち、固定子ジャケット１４３０はそれ自体で、ジャケットハウジングスリーブ１４５０が固定子ジャケット１４３０の上を滑る場合に軸方向流れチャネル１４２０を形成する溝を有するように、成型または機械加工され得る。ハウジングスリーブ１４５０の内径は、これが固定子ジャケット１４３０の外径に対して同一面であるか、または近くにフィットするようにされる。Ｏリングは、増加する圧力容量を増加させるために使用され得る。
【０１２０】
マニホルド（図示せず）が、気体が軸方向流れチャネル１４２０を通してどのように経路決定されるかに依存して、固定子ジャケット１４１０の一端または両端に連結され得る。例えば、気体が同じ端部で出入りするように経路決定される場合、１つのみのマニホルドが使用され得る。当業者は、単一のマニホルド配置が使用される場合、気体をマニホルドに戻して再度経路決定するための戻り経路が必要とされることを、理解する。気体が固定子ジャケット１４１０の第一の端部から第二の端部へと経路決定される場合、対向する端部に配置された２つのマニホルドが、使用され得る。
【０１２１】
当業者は、パイピング、配管、および一体成型配管（図１４）の他の配置が利用され得ることを理解する。例えば、これらの配置は、固定子ジャケットに沿って長さ方向に延びるのとは対照的に、この固定子ジャケットの周りに巻き付けられた配管を有し得る。このような配管は、不規則な、従来的でない形状を取り得、これは、配管のパターンおよび／またはランダムな分布を示す。
【０１２２】
従って、タービンを駆動するために使用されたものと同じ圧縮気体がまた、電気発生システムの構成要素および／またはサブシステムを冷却するために使用され得ることがわかる。当業者は、本発明が、記載された実施形態以外によって実施され得ることを理解する。これらの実施形態は、限定ではなく説明の目的で提供され、そして本発明は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】図１は、公知の熱および圧縮空気貯蔵バックアップエネルギーシステムの概略図である。
【図２】図２は、冷却流体がどのように、本発明の原理に従って誘導されるかを一般的に図示する、ブロック図である。
【図３】図３は、熱および圧縮空気貯蔵バックアップエネルギーシステムの概略図であり、本発明の原理に従って発電機を冷却するための、弁および気体経路決定構成を示す。
【図４】図４は、熱および圧縮空気貯蔵バックアップエネルギーシステムの概略図であり、本発明の原理に従って、発電機に収容されたベアリングを冷却するための、弁および気体経路決定構成を示す。
【図５】図５は、熱および圧縮空気貯蔵バックアップエネルギーシステムの概略図であり、本発明の原理に従って、タービンに収容されたベアリングを冷却するための、弁および気体経路決定構成を示す。
【図６】図６は、熱および圧縮空気貯蔵バックアップエネルギーシステムの概略図であり、本発明の原理に従って、電力エレクトロニクスを冷却するための、弁および気体経路決定構成を示す。
【図７】図７は、本発明の原理に従う、電力エレクトロニクスハウジングの三次元分解斜視図である。
【図８】図８は、本発明の原理に従う、固定子ハウジングを有するタービン発電機の断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の原理に従う、図８の固定子ハウジングの固定子ジャケットの三次元斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の原理に従う、図８の固定子ハウジングのジャケットハウジングの三次元斜視図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の原理に従う、代替の固定子ハウジングの三次元斜視図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の原理に従う、図１０Ａの線Ｂ−Ｂに沿って見た、固定子ハウジングの断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｃは、本発明の原理に従う、図１０Ａの線Ｃ−Ｃに沿って見た、固定子ハウジングの断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の原理に従う、図１０Ａの固定子ハウジングを有する発電機アセンブリの断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の原理に従う、代替の固定子ハウジングの断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の原理に従う、図１２Ａの固定子ハウジングの、三次元の部分切り取り斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明の原理に従う、別の代替の固定子ハウジングの、三次元の部分切り取り斜視図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の原理に従う、なお別の代替の固定子ハウジングの断面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、本発明の原理に従う、図１４Ａの固定子ハウジングの、三次元の部分切り取り斜視図である。
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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