(57)【要約】本発明は、  −ステータ；  −軸によって支持されるロータ；  −そのスリップリングが軸を包囲し、かつそれと相対回動不能に結合されている、ブラシ−スリップリング装置；  −ブラシ−スリップリング装置を冷却するための冷却システム；を有する、電気機械に関する。  本発明は、以下の特徴：  −ファンブレードが設けられており、前記ファンブレードが、軸と相対回動不能に結合されており、かつブラシ−スリップリング装置へ空気を供給するための空気流を有している、ことを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．１  ステータ；
１．２  軸によって支持されるロータ；
１．３  そのスリップリング（４）が軸を包囲し、かつそれと相対回動不能に結合されている、ブラシ−スリップリング装置；
１．４  ブラシ−スリップリング装置を冷却するための冷却システム；
を有する電気機械において
１．５  ファンブレード（７）が設けられており、前記ファンブレードが軸と相対回動不能に結合されており、かつブラシ−スリップリング装置へ空気を供給するための空気流を有している、
ことを特徴とする電気機械。
【請求項２】
以下の特徴を有する：
２．１  分配管（２）が設けられており、前記分配管が機械の回転軸（１）に対して同軸に配置されており、かつ多数の切欠き（２．１）を有しており；
２．２  分配管（２）が、多数のスリップリング（４）とそれに対応づけられた、ブラシを備えたブラシホルダ（５）によって包囲されており；
２．３  切欠き（２．１）が、それぞれスリップリング−ブラシ−セットの領域内にある、
ことを特徴とする請求項１に記載の電気機械。
【請求項３】
分配管２が、機械の回転軸１に対して直角に延びるカバーディスク６を有しており、前記カバーディスクが、分配管２と相対回動不能に結合されており、かつファンブレード７を支持している、ことを特徴とする請求項２に記載の電気機械。
【請求項４】
カバーディスク６が、その両側面にファンブレード７を支持していることを特徴とする請求項３に記載の電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気モータまたはジェネレータのような、特にブラシとスリップリングを介してロータへ電流を供給する装置を有する、電気機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型の回転する電気機械のためのスリップリングは、今日では、外部から供給される冷却空気によって冷却される。冷却空気は、軸方向または径方向に供給することができる。その場合に冷却空気は、周囲の空間から取り出され、濾過されてブラシ−スリップリング装置へ供給され、その後ブラシダストフィルタを通して案内されて、温かい排気として再び周囲へ放出される。
【０００３】
スリップリング冷却システム内のこの種の外部ファンは、常にリスクである。ファンが故障し、あるいはそれに給電する電圧が欠落した場合に、電気機械自体も止まってしまう。
【０００４】
機械停止状態の直後に、スリップリングがオフにされず、あるいは機械が静止して温かい場合に、再びオンにされない場合に、スリップリングとブラシ支持体に熱的な変形がもたらされることがある。これは、たとえば、機械が静止している場合に、冷たい冷却媒体流が温かいスリップリングへ均一に分配されない場合である。機械が再びオンにされた場合に、それが熱的な変形とそれに伴ってスリップリングの回転むらをもたらすことがある。それによって、ブラシの著しい損耗とスリップリングにおける火花腐食を伴う、いわゆるブラシ発火が生じる。
【０００５】
この種の外部通気の他の問題は、汚れである。スリップリング内には、構造的に必要なシール間隙が存在する。電気的に導通するブラシダストが、冷却空気流と共に電気的に問題となる領域へ達して、そこに堆積する。従って時間の経過と共に、スリップリング空間内に汚れが集まる。それが、沿面距離をもたらし、かつロータの絶縁抵抗を減少させる。
【０００６】
機械の冷却空気出口の前にブラシダストフィルタを有する通気システムにおいて、ブラシダストフィルタの領域内でブラシにダストの堆積がもたらされる。というのは、ブラシダストフィルタがブラシダストを完全には吸収できないからである。まさに水力発電所内では、この種の汚れは障害となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、請求項１の前文に記載の電気機械を、ブラシ−スリップリング装置を完璧で信頼でき、かつパーフェクトなやり方で冷却されるように、形成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１の特徴部分に従って解決される。
【０００９】
それによれば、ロータ軸にファンブレードが対応づけられており、そのファンブレードがロータの回転によって空気流を発生させ、その空気流がブラシ−スリップリング装置へ所望に供給される。
【発明の効果】
【００１０】
そこから、以下の利点が得られる：
−本発明に係る通気システムは、構造的に極めて単純である。すなわち、たとえば、安価に形成される、金属薄板から打ち抜かれたブレードで十分である。
−冷却空気流は、ロータの回転の最初の瞬間から発生される。従って、それは、機械が始動する際に即座に提供される。それに対して機械の停止後は、冷却空気流もオフにされる。従って熱的な変形とそれに関連するすべての問題は、発生しない。
−外部の冷却空気発生システムは存在せず、従ってそれに依存することもない。
−スリップリング空間からブラシダストが送られてくることはない。スリップリング空間は、きれいなままである。ブラシダスト堆積による電気的な問題はほとんど予測されず、あるいは全く予測されない。
−冷却空気流は、閉成された循環内で、特に比較的短い空気ガイド路上で、案内される。循環は、閉成されている。従ってブラシダストによる機械周囲の汚れは、排除されている。
【００１１】
図面を用いて本発明を詳細に説明する。詳細には、図面において以下のものが示されている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ブラシ−スリップリング装置とそれに属する冷却装置とを有する電気機械の端部領域を示す軸断面である。
【図２】ブラシ−スリップリング装置のための冷却装置を有する電気機械の端部領域を図式的に示す上面図である。
【図３】本発明に係る冷却装置の第１の実施形態の詳細を示す軸断面図である。
【図４】第２の実施形態を、図３と同様に示す軸断面図である。
【図５】第３の実施形態を、図３と同様に示す軸断面図である。
【図６】本発明に係る冷却装置の重要な部分を、一部取り去って示す図式的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１において、詳細には、以下のものが示されている：
機械の回転軸１が、分配管２によって包囲されている。分配管は、その周面に切欠き２．１を有している。分配管２は、その前側の端部にリングプレート３を支持している。このリングプレートが、多数のスリップリング４を支持しており、それらスリップリングは、機械軸に対して平行に相前後して接続されており、かつ機械のロータと共に回転する。
【００１４】
堅固な周囲ないしステータハウジングと、ブラシホルダ５が堅固に結合されている。ブラシホルダは、−ここには図示されない−ブラシを支持している。スリップ空間１０は、その中にスリップリング４およびブラシホルダ５を備えたブラシが入っている、空間全体である。その空間は、下方のカバーディスク６によって境界を形成されている。カバーディスクは、固定である。
【００１５】
重要なのは、ファンブレードであって、そのうちのブレード７が、ここに示されている。ブレード７は、分配管２と相対回動不能に結合されており、従って機械を駆動する際に回転する。
【００１６】
さらに、フィルタ８とクーラー９が見られる。
【００１７】
本発明に係る冷却空気システムは、以下のように作用する：
ファンブレード７が、空気流を発生させる。その空気流が、まずフィルタ８へ達し、その後クーラー９へ達して、その後分配管２内へ達して、多数の切欠き２．１を通って個別ビームの形式で流出する。スリップリング４も、ブラシホルダ５とブラシ自体も、それを供給されて、冷却される。
【００１８】
図２には、ここでも機械の回転軸１が見られる。重要なのは、ファンブレード７である。さらにここでも、フィルタ８とクーラー９が見られる。クーラーは、空気−水−クーラーである。クーラーボックス９．１の出口においてクーラー９から、冷却されて濾過された空気が中心へ水平に達し、さらに下方へ向かって、回転する分配管２内へ達する。その後、前述した切欠き２．１を通して空気がスリップリング空間１０内へ流入する。
【００１９】
図３に示す実施形態において、ここでもファンブレード７が見られ、それが分配管２と共に回転する。ファンブレード７（ラジアル軸ファン）の下方に、ファンブレード７の、回転しない下方のカバーディスク６がある。下方のカバーディスク６と分配管２から形成される、開放した円環面を通して、ブラシダストを含んだ冷却空気がファンブレード７へ達する。このファンブレードが、ダストを含む温まった空気を径方向外側へ、そしてさらに上方へ向かってフィルタ８へ給送する。引き出された矢印を参照。空気は、まだ、わずかな割合のブラシダストを含んでいる。それが、フィルタ８からクーラー９へ達し、従って循環が閉成される。それぞれ間隙シールを示す、２つの円が注目される。空気は、濾過された状態で、わずかな割合のブラシダストを含んで、シール間隙を通り抜ける。その場合に下方のカバーディスク６は、スリップリング空間１０の外側の壁１１に対する付加的なシールを形成する。
【００２０】
図４に示す実施形態において、ファンブレード７は、下方のカバーディスク６の下側に配置されている。
【００２１】
図５に示す実施形態が、特に効果的である。その場合に下方のデカバーィスク６が、その両側にファンブレード７を支持している。ファンブレード７を支持する、下方のカバーディスク６は、切り欠かれているので（切欠き６．１を参照）、ブラシダストを含んだ冷却媒体流は、スリップリング空間１０から妨げられずに吸引することができる。非接触のシールの種類に関係なく（ここでも破線で示す円を参照）、ファンブレードはシール間隙を通して空気を吸引し、その空気はまだブラシダストの残渣を含んでいる。この空気は、その後、フィルタ８へ給送される。従ってブラシダストを含む、温まった冷却空気がスリップリング空間１０内へそれぞれ送り返されることは、排除されている。
【００２２】
図３から５に示す実施形態において、カバーディスク６は、切欠き６．１を有している。
【００２３】
図６に示す実施形態において、ここでも分配管２の切欠き２．１が見られる。下方のカバーディスク６は、分配管２と相対回動不能に結合されている。そのカバーディスクは、特にその両側に、多数のファンブレード７を支持している。
【００２４】
さらに、幾つかのフィルタ８とクーラー９、さらに下方のカバーディスク６が見られる。
【符号の説明】
【００２５】
１  回転軸
２  分配管
２．１  切欠き
３  リングプレート
４  スリップリング
５  ブラシホルダ
６  下方のカバーディスク
７  ファンブレード
８  フィルタ
９  クーラー
９．１  クーラーボックス
１０  スリップリング空間
１１  スリップリング空間の壁
【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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【国際調査報告】
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