(57)【要約】【課題】ファン冷却式電気エンジンの効率を改良する。【解決手段】ロータ２０と、ステータ３０と、ロータとステータとに冷却空気を提供するためのファン１１，１２と、隔壁６０とが設けられており、該隔壁が、ロータと一緒に回転するように該ロータに取り付けられており、前記隔壁がさらに、内側ファン１１と外側ファン１２との間に延びていることによってそれぞれのファンを内側ファン１１と外側ファン１２とに隔離しており、内側ファン１１が、ロータのみを冷却するように、隔壁とロータとの間に配置されており、外側ファン１２が、ステータのみを冷却するように、隔壁とステータとの間に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エンジンのための空気冷却装置において、前記電気エンジンが、
ロータと、
該ロータに同軸に取り付けられたステータと、
ロータとステータとに冷却空気を提供するための少なくとも１つのファンと、
ロータからステータへの冷却空気の半径方向の流れを阻止するために冷却空気の流れを隔離するためにロータの軸方向長さ全体に沿って延びた、ロータとステータとの間に取り付けられた隔壁とが設けられており、
該隔壁が、前記ロータと一緒に回転するように該ロータに取り付けられており、
前記隔壁がさらに、内側ファンと外側ファンとの間に延びていることによってそれぞれのファンを内側ファンと外側ファンとに隔離しており、
内側ファンが、ロータのみを冷却するように、隔壁とロータとの間に配置されており、
外側ファンが、ステータのみを冷却するように、隔壁とステータとの間に配置されていることを特徴とする、電気エンジンのための空気冷却装置。
【請求項２】
前記ファンが、前記ロータの第１の端部に向かって取り付けられた第１のファンであり、該第１のファンが、前記ロータを冷却するための第１の内側のファンと、前記ステータを冷却するための、第１の外側のファンとを含む、請求項１記載の空気冷却装置。
【請求項３】
第２のファンが、前記ロータの第２の端部に向かって取り付けられており、前記第２のファンが、前記ロータを冷却するための第２の内側のファンと、前記ステータを冷却するための第２の外側のファンとを含む、請求項２記載の空気冷却装置。
【請求項４】
第２のファンが、前記ロータの第２の端部に取り付けられており、前記第２のファンが、前記ステータを冷却するための第２の外側のファンと、該第２の外側のファンを支持するための第２の内側の部分とを含む、請求項２記載の空気冷却装置。
【請求項５】
前記第１の外側のファンと、前記第２の外側のファンとが、冷却空気を前記ステータに向かって吹き付けるように構成されている、請求項３又は４記載の空気冷却装置。
【請求項６】
前記ステータのための冷却空気の流路が、前記ロータの第２の端部に向かって遮断される、請求項２記載の空気冷却装置。
【請求項７】
第２のファンが、前記ロータの第２の端部に取り付けられており、前記第２のファンが、前記ステータへの前記冷却空気の流路を遮断するための外側部分を有している、請求項６記載の空気冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水力発電機等の電気エンジンの冷却のための装置、特にこのようなエンジンのエネルギ効率冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気エンジンは、高速で回転するロータを有しており、このロータは、ステータによって包囲されており、このステータは、ロータのシャフトに結合された又はロータのシャフトによって駆動されるファンによって通常は冷却される。
【０００３】
ロータの回転エネルギの一部が消費され、ロータを横切る空気を加速する。所定の量の空気は、ロータを低温に保つためにロータを通過する必要があるが、過剰であると、不要なエネルギ消費を生じ、エンジンの全体的なエネルギ効率を低下させる。
【０００４】
電気エンジンのための装置において、ロータのそれぞれの端部に配置されており、両端部からロータを軸方向に通過するように送風する。冷却空気の収束は、実質的に、ステータにおける冷却スロットを半径方向に通過させる。別の構成において、１つのファンが使用され、この場合、冷却空気の成分がロータから半径方向にステータへ送風される。これらの両方の構成において、ロータを冷却するために必要な分よりも過剰な冷却空気は、最初、ロータを通過させられ、より低いエンジンエネルギ効率を生じる。
【０００５】
独国特許第３９０５９９７号明細書は、誘導モータのコイルを冷却するための別の装置を開示している。この装置は、閉鎖された、滑らかなシリンダジャケットを有しておりこのシリンダジャケットは、１つの誘導モータ装置において、ステータコイルフォーマに、別の誘導モータ装置において、ロータコイルフォーマに取り付けられている。それぞれの択一的な形式において、ジャケットは、誘導モータのコイルに、冷却チャネルを提供し、この冷却チャネルにおいて、ファンはコイルだけの冷却を提供することができる。
【０００６】
米国特許第４３４７４５１号明細書は、突極電動機に提供された別の冷却装置を開示している。この装置において、バリアは、個々の専用のブロワから供給される強制ドラフトによってステータ及びロータの別個の冷却を可能にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許第３９０５９９７号明細書
【特許文献２】米国特許第４３４７４５１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
発明の概要
本発明は、ファン冷却式電気エンジンの効率を改良する手段を提供しようとするものである。
【０００９】
この課題は、独立請求項の主体によって解決される。有利な実施形態は従属請求項に与えられている。
【００１０】
本発明は、ロータを通過するために必要とされる空気の量を制限するという目的を備えた電気エンジン内の冷却空気流を分割するという概念に基づく。
【００１１】
発明の別の目的は、ロータ及びステータに独立して冷却空気量を提供する手段を提供することである。したがって、本発明の態様において、電気エンジンのための空冷装置が提供され、電気エンジンは、ロータと、ロータに同軸に取り付けられたステータと、ロータ及びステータの冷却空気を提供するための少なくとも１つのファンとを有している。隔壁は、ロータとステータとの間に取り付けられており、冷却空気流を隔離するためのリー他の軸方向長さに沿って延びている。このように、ロータからステータへの冷却空気の軸方向の流れが妨げられる。これは、ロータを冷却するために必要とされる最小限の空気だけがロータによって加速され、ひいてはエンジン効率が改善されるという利点を有する。好適には、隔壁は、ロータと一緒に回転するようにロータに取り付けられている。
【００１２】
冷却経路の隔離は更に、冷却ファンエネルギ消費を最適化するように冷却空気流量が個々に構成されることができるという利点を提供する。したがって、本発明の態様において、ファンは、ロータの端部に取り付けられており、ロータを冷却するための内側ファンと、ステータを冷却するための外側ファンとを有している。別の好適な態様によれば、第２のファンも、ロータの別の端部に向かって取り付けられており、ロータを冷却するための内側ファンとステータを冷却するための外側ファンとを備える２部ファンである。別の態様において、第２のファンの内側部分は、外側ファンのための支持部である。さらに別の態様において、外側ファンは冷却空気をステータに向かって吹き付ける。本発明の別の態様によれば、ステータのための冷却空気流経路は、好適には第２のファンの外側部分によって、ロータの第２の端部に向かって遮断されている。
【００１３】
本発明のさらに別の形態によれば、隔壁は、外側ファンすなわち外側部分から内側ファンすなわち内側部分を隔離もしている。このように、２つの冷却ゾーンの間の冷却空気の漏れが低減される。
【００１４】
例えば、発明の実施形態は、添付の図面を参照しながら以下にさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の電気エンジン冷却装置の断面図である。
【図２】隔壁及び２部ファンを示す、本発明の好適な実施形態の断面図である。
【図３】本発明の別の好適な実施形態の断面図であり、ロータのそれぞれの端部における隔壁を有するファンが、冷却空気を内方へステータに向かって方向付ける。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の好適な実施形態がここで図面を参照に説明されるが、図面において同じ参照符号は全体を通じて同じ要素を表している。以下の記述において、説明のために、多くの具体的な詳細は、本発明の十分な理解を提供するために示されている。しかしながら、本発明はこれらの具体的な詳細なしに実施されることがあるのは明らかである。別の実施例において、発明の説明を容易にするために、周知の構造及び装置はブロック図で示されている。
【００１７】
図１は、ロータ２０のそれぞれの側に取り付けられたファン１０，４０を備えた従来の冷却装置を示しており、この場合、ファンが冷却空気を機械内に送り込むようになっている。冷却空気流は隔離されていないので、ロータ２０及びステータ３０の両方に冷却を提供する。
【００１８】
図２に示されているように、水力発電機に適した本発明の装置が開示されており、ロータ２０の空冷を示しており、ロータ２０とステータ３０とが別個に冷却されるように冷却空気が隔壁６０によって隔離されている。図３は、ロータ２０のそれぞれの端部に取り付けられたファンを有する隔壁６０を備えた別の冷却空気実施形態を示している。
【００１９】
好適な実施形態においてファンはロータ２０の一方の端部に取り付けられている。ファンは１部ファン１０であってもよいが、好適にはファンは、冷却空気をそれぞれロータ２０とステータ３０とに送り込む半径方向内側区分１１と半径方向外側区分１２とを備えた２部ファンである。ファン１０の２部性質は、改良された流れの隔離及び様々な空気流経路への流量の最適化を可能にする。隔壁６０は、ロータ２０の軸方向平面とステータ３０の軸方向平面との間に同軸に取り付けられており、好適には、ロータ２０と一緒に回転するようにロータ２０に取り付けられている。隔壁６０の目的は、ファンの内側部分１１から発生された冷却空気の部分がロータ２０のみを冷却し、ファンの外側部分１２から発生された冷却空気の別の部分がステータ３０のみを冷却するように、ファン１０からの冷却空気を隔離することである。このことは、空気流がロータ２０からステータ３０へ半径方向に流れるのを阻止するバリアを形成する隔壁６０によって達成される。２つの冷却経路の封止をさらに向上させるために、隔壁６０は好適にはファンの内側部分と外側部分とを隔離する。このように、ロータ２０を冷却するために必要とされる空気のみが、ロータ２０に向かって送られる必要があり、エネルギ損失を制限する。
【００２０】
ファン１２の外側部分は、冷却空気を、隔壁６０とステータ３０との間に形成されたギャップの間において軸方向に方向付ける。初期の軸方向流れ方向は、図３に示されたようなロータ２０の反対側の端部に取り付けられたファンからの反対方向に方向付けられた空気によって、又は物理的なバリア６１によって、空気流を遮断することによって、半径方向の流れに変化させられる。物理的なバリア６１は、ギャップの末端に取り付けられたパネル又はプレートである。好適には、プレート６１は、電気エンジンの定置の部分に取り付けられているが、択一的にこのプレートは隔壁６０に取り付けられていることができる。
【００２１】
図３に示されているような別の好適な実施形態において、二次的なファン４０が、ロータ２０の、第１のファン１０とは反対側の端部に取り付けられている。第１のファン１０と同様に、このファン４０は好適には、内側部分４１及び外側部分４２を備えた２部ファンである。好適には、隔壁６０は、内側部分と外側部分との間に延びることによって内側部分４１及び外側部分４２を隔離し、これにより封止隔離を向上させる。この隔離の別の利点は、二次的なファン４０のファン部分４１，４２が反対のピッチを有することができるということである。これにより、冷却空気が内側部分４１によってロータ２０から引き出されることができる一方で、空気が反対方向に隔壁／ステータギャップ内へ送り込まれることができ、ステータ冷却スロット３１を通る冷却空気の半径方向の流れを外側部分４２によって補助することができる。外側部分４２は、支持されることなく隔壁６０に直接に取り付けられていてよいが、内側支持部分４１を取り付けることが好適であり、この部分において、内側部分は、支持体又は択一的に支持ファン羽根を有している。ファン羽根は、運動ガス環境において抗力を生じにくいので好適である。
【００２２】
本発明は、最も実用的かつ好適な実施形態であると考えられるものにおいて本明細書において示されかつ説明されたが、発明の範囲内で変更が行われることが認識され、これは、ここで説明された詳細に限定されるものではなく、あらゆる及び全ての均等な装置を包含するために添付の請求項の完全な範囲に従う。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ファン、  １１  内側ファン、  １２  外側ファン、  ２０  ロータ、  ３０  ステータ、  ３１  ステータ冷却スロット、  ４０  第２のファン、  ４１  第２のファン又は外側区分のための支持体を形成する内側部分、  ４２  外側ファン又はバリアを形成する外側部分、  ５０  冷却空気、  ５１  ロータを通る冷却空気、  ５２  ステータを通る冷却空気、  ６０  隔壁、  ６１  ステータ冷却空気流路バリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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