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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine rotierende elektrische Maschine.
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TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND
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In einer rotierenden elektrischen Maschine, insbesondere in einer großen rotierenden elektrischen Maschine, wie zum Beispiel einem elektrischen Turbinengenerator, erhöhen sich die Temperaturen einer Statorwicklung, eines Statorkerns und dergleichen aufgrund eines elektrischen Verlust und eines mechanischen Verlusts. In einer derartigen rotierenden elektrischen Maschine wird ein kühlendes Gas in der rotierenden elektrischen Maschine durch einen Lüfter zirkuliert, der an einem Rotor angebracht ist, um ein temperaturerhöhtes Teil zu kühlen, und wird durch eine Gaskühleinrichtung gekühlt. Zum Beispiel wird in einer rotierenden elektrischen Maschine, in welcher eine Lagerhalterung oder ein Statorgestell, das ein Statorwicklungsende bedeckt, aus einem magnetischen Metall hergestellt ist, das aus dem magnetischen Metall hergestellte Teil von der Innenseite durch eine Abschirmplatte bedeckt, die eine hochleitende Metallplatte ist, wobei eine Kühldurchgang zum Durchlassen eines Kühlmediums innerhalb der Abschirmplatte vorgesehen ist und wobei für die Kühlpassage Rohre zum Liefern und Ablassen des Kühlmediums vorgesehen sind, wodurch eine Erwärmung der Halterung und dergleichen verhindert wird (siehe Patentdokument 1).
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ZITATLISTE
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PATENTDOKUMENT
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Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentveröffentlichung mit Nr. 59-37864 (Seite 1, 1)
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDEN PROBLEME
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Wie oben beschrieben, wird das magnetische Metall nahe der Statorwicklung durch einen leckenden bzw. gestreuten magnetischen Fluss erwärmt, und deshalb ist zum Beispiel in dem Patentdokument 1 die Innenseite der Halterung durch die Abschirmplatte bedeckt, die eine hochleitende Metallplatte ist, um so eine Überhitzung zu verhindern. Unterdessen mussten in vergangenen Jahren rotierende elektrische Maschinen eine raumsparende Struktur und eine erhöhte Ausgabe aufweisen und somit muss das Gestell verkleinert werden. Jedoch überhitzt sich das Gestell, falls das Gestell und die Statorwicklung sich nahe zueinander befinden. Deshalb werden weitere Maßnahmen zum Verhindern einer Überhitzung des Gestells benötigt.
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Die vorliegende Offenbarung wurde getätigt, um das oben genannte Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, eine rotierende elektrische Maschine vorzusehen, bei der eine Abschirmplatte, die zwischen einem Gestell und einer Statorwicklung vorgesehen ist, zwangsweise gekühlt wird, so dass eine Gestellkühlwirkung verstärkt wird und eine Größenverringerung ermöglicht wird.
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LÖSUNG DER PROBLEME
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Eine rotierende elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Offenbarung umfasst: einen Rotor mit einem säulenartigen Rotorkern, der an einer Welle fixiert ist und der ein magnetisches Feld erzeugt; einen Stator, der so vorgesehen ist, um einen Umfang des Rotorkerns zu umgeben und der sich aus einem Statorkern und einer Spule zusammensetzt, die durch Schlitze des Statorkerns gewickelt ist; und ein Gestell bzw. einen Rahmen, das bzw. der den Stator und den Rotor lagert. Ein Raum, in welchem sich ein Spulenendabschnitt der Spule in einer axialen Richtung von dem Statorkern erstreckt, wird von dem Gestell umgeben, und eine Endfläche des Statorkerns in axialer Richtung ist als ein Endgehäuseabschnitt definiert. Der Endgehäuseabschnitt ist durch eine Trennplatte in einen ersten Raum auf einer Seite, wo eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines kühlenden Gases, das in der rotierenden elektrischen Maschine zirkuliert, vorhanden ist, und in einen zweiten Raum auf einer Seite getrennt, wo sich der Spulenendabschnitt befindet. Die Trennplatte weist bei einem radial äußeren Ende einen Einlassanschluss auf, der sich in einer umfänglichen Richtung öffnet. Eine Abschirmplatte, die eine magnetisch hochleitende Metallplatte ist, ist so vorgesehen, um mit einer radial inneren Seite von dem Einlassanschluss der Trennplatte verbunden zu werden und um entlang der Umfangsrichtung des Gestells angeordnet zu werden. Ein Belüftungspfad ist zwischen der Abschirmplatte und dem Gestell so ausgebildet, um mit dem Einlassanschluss zu kommunizieren.
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WIRKUNG DER ERFINDUNG
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Bei der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der vorliegenden Offenbarung wird die Abschirmplatte, die zwischen dem Gestell und der Statorwicklung vorgesehen ist, zwangsweise gekühlt, womit eine rotierende elektrische Maschine vorgesehen wird, die eine verstärkte Gestellkühlwirkung und eine verringerte Größe aufweist.
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Figurenliste
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- [1] 1 stellt eine Schnittansicht einer rotierenden elektrischen Maschine gemäß einer Ausführungsform 1 dar.
- [2] 2 stellt eine spezifische Teilschnittansicht, die entlang einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung verläuft, an einem Ende in der axialen Richtung der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der Ausführungsform 1 dar.
- [3] 3 stellt eine spezifische vergrößerte Teilansicht einer ersten Trennwand gemäß der Ausführungsform 1 dar, wenn man es in der in 2 gezeigten Umfangsrichtung betrachtet.
- [4] 4 stellt eine schematische Vorderansicht einer Abschirmplatte gemäß der Ausführungsform 1 dar, wenn man es in der radialen Richtung vom Inneren der rotierenden elektrischen Maschine her betrachtet.
- [5] 5 stellt eine Ansicht eines Ankers gemäß der Ausführungsform 1 dar, wenn man ihn in einer Richtung des Belüftungspfads in 2 betrachtet.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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Nachfolgend wird eine rotierende elektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden.
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1 stellt eine Schnittansicht einer rotierenden elektrischen Maschine 100 gemäß der Ausführungsform 1 dar.
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Die rotierende elektrische Maschine 100 umfasst einen Rotor 2 mit einem säulenartigen Rotorkern 22, der an einer Welle 21 fixiert ist und der ein magnetisches Feld erzeugt, und einen Stator 3, der so vorgesehen ist, dass er den Umfang des Rotorkerns 22 umgibt.
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Der Stator 3 umfasst einen zylindrischen Statorkern 31 und eine Spule 32, die durch Schlitze (nicht gezeigt) des Statorkerns 31 gewickelt ist. Der Rotor 2 und der Stator 3 sind in einem Gestell 4 gelagert. Die Welle 21 des Rotors 2 wird drehbar durch Lager 9 gestützt, die in der axialen Richtung an beiden Enden des Gestells 4 angebracht sind.
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Von der Spule 32 wird ein Teil, der sich in der axialen Richtung von jeder Endfläche des Statorkerns in der axialen Richtung 31 erstreckt, als ein Spulenendabschnitt 32e bezeichnet. Ein Raum, in welchem jeder Spulenendabschnitt 32e von dem Gestell 4 umgeben ist und die Endfläche des Statorkerns in der axialen Richtung 31, wird als Endgehäuseabschnitt 41 bezeichnet.
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2 stellt eine spezifische Teilschnittansicht, die entlang einer Richtung senkrecht zur axialen Richtung A verläuft, an einem Ende in der axialen Richtung der rotierenden elektrischen Maschine 100 dar. Die Querschnittsposition stellt einen Teil dar, wo der Spulenendabschnitt 32e vorhanden ist. Eine Kühleinrichtung 6 ist eine Vorrichtung zum Kühlen eines kühlenden Gases bzw. eines Kühlgases, das in der rotierenden elektrischen Maschine 100 zirkuliert und das den Rotor 2 und den Stator 3 durch einen Wärmeaustausch mit der Außenseite der rotierenden elektrischen Maschine 100 kühlt.
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Der Endgehäuseabschnitt 41 wird durch eine Trennplatte 7 in einen ersten Raum k1 auf der Seite, wo die Kühleinrichtung 6 vorhanden ist, und in einen zweiten Raum k2 auf der Seite getrennt, wo der Spulenendabschnitt 32e des Stators 3 vorhanden ist. Dies bedeutet, dass der erste Raum k1 und der zweite Raum k2 von der Trennplatte 7 und dem Gestell 4 umgeben werden.
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Die Trennplatte 7 umfasst eine erste Trennwand 7a, die sich in der radialen Richtung erstreckt, und eine zweite Trennwand 7b, die sich in der umfänglichen Richtung erstreckt. 3 stellt eine spezifische, vergrößerte Teilansicht der ersten Trennwand 7a dar, wenn man sie in der umfänglichen Richtung B betrachtet, die in 2 gezeigt ist.
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Die erste Trennwand 7a weist an einem äußeren Ende in der radialen Richtung C der rotierenden elektrischen Maschine 100, die in 2 gezeigt ist, einen Einlassanschluss 7ah auf, der sich in der Umfangsrichtung B öffnet, wie in 3 gezeigt. Durch den Einlassanschluss 7ah wird das kühlende Gas im zweiten Raum k2 in den ersten Raum k1 eingesogen.
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4 stellt eine schematische Vorderansicht der Abschirmplatten 8a, 8b, 8c der rotierenden elektrischen Maschine 100 dar, wenn man es in der radialen Richtung C betrachtet, die in 2 gezeigt ist. Auf der Seite des zweiten Raums k2 bei dem Teil, wo der Einlassanschluss 7ah vorhanden ist, sind die Abschirmplatten 8a, 8b, 8c so vorgesehen, um mit der radial inneren Seite von dem Einlassanschluss 7ah der ersten Trennwand 7a verbunden zu werden und um in einer vorbestimmten Reichweite entlang der Umfangsrichtung B des Gestells 4 angeordnet zu werden. Die Abschirmplatten 8a bis 8c sind magnetisch hochleitende Metallplatten. Die Abschirmplatten 8a bis 8c dienen dazu, eine Wärmeerzeugung in dem Gestell aufgrund eines aus dem Spulenendabschnitt 32e leckenden magnetischen Flusses mittels einer Wärmeerzeugung in den Abschirmplatten 8a bis 8c zu verringern. Die Teilungsanzahl der Abschirmplatten 8a bis 8c ist nicht beschränkt.
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Die Abschirmplatten 8a bis 8c werden durch Schrauben N an Ankern bzw. Stützen 7as, 4as, 4bs, 4cs angebracht, die an einer Fläche der ersten Trennwand 7a auf der Seite des zweiten Raums k2 und einer inneren Umfangsfläche des Gestells 4 angebracht sind.
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5 stellt eine Ansicht des Ankers 4cs dar, wenn man ihn in der Richtung eines Belüftungspfads D in 2 betrachtet.
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Der Anker 4cs weist drei Belüftungsanschlüsse 4csh auf, die in der axialen Richtung A angeordnet sind und die sich in der umfänglichen Richtung öffnen. Die Anker 4as und 4bs weisen ebenfalls ähnliche Belüftungsanschlüsse auf.
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Wie in 2 und 4 gezeigt, wird der Belüftungspfad D zwischen dem Gestell 4 und den Abschirmplatten 8a bis 8c so ausgebildet, um mit dem Einlassanschluss 7ah zu kommunizieren, der oben beschrieben ist.
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Als Nächstes werden Betriebseffekte des Einlassanschlusses 7ah, des Belüftungsanschlusses 4csh und dergleichen beschrieben werden, die wie oben beschrieben eingerichtet sind. Wenn die rotierende elektrische Maschine 100 angetrieben wird, dreht sich der Rotor 2 und somit dreht sich ein Lüfter 5, der an einem Ende der Welle 21 angebracht ist. Dann zirkuliert das kühlende Gas, wie zum Beispiel Luft oder Wasserstoff, das innerhalb der rotierenden elektrischen Maschine 100 eingeschlossen ist, durch einen Luftspalt zwischen dem Rotor 2 und dem Stator 3, die Wärmeerzeugungsquellen darstellen, und Belüftungspfade (nicht gezeigt), die zwischen Schichten der jeweiligen Kerne ausgebildet sind.
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Wenn der Druck des kühlenden Gases in dem zweiten Raum k2 durch α bezeichnet wird und der Druck des Kühlgases im ersten Raum k1 durch β bezeichnet wird, wird der Druck des kühlenden Gases so eingestellt, dass er α > β erfüllt. Somit strömt das kühlende Gas in dem zweiten Raum k2 aus dem Belüftungsanschluss 4csh, um durch den Belüftungspfad D zu laufen, der zwischen dem Gestell 4 und den Abschirmplatten 8a bis 8c ausgebildet ist, und wird dann auf die Seite des ersten Raums k1 durch den Einlassanschluss 7ah gesogen, der in der ersten Trennwand 7a vorgesehen ist, so dass das kühlende Gas durch die Kühleinrichtung 6 gekühlt wird.
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Zu dieser Zeit weisen die Abschirmplatten 8a bis 8c eine hohe Temperatur auf, wie oben beschrieben, werden aber zwangsweise durch das kühlende Gas gekühlt, das durch den Belüftungspfad D läuft. Das kühlende Gas, das durch einen Wärmeaustausch mit der Außenseite der Kühleinrichtung 6 gekühlt wird, zirkuliert wieder innerhalb der rotierenden elektrischen Maschine 100, um Wärme von dem Stator 3 und dem Rotor 2 wegzunehmen, wodurch sie gekühlt werden.
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Die rotierende elektrische Maschine gemäß einer Ausführungsform 1 umfasst:
- einen Rotor mit einem säulenartigen Rotorkern, der an einer Welle fixiert ist und der ein magnetisches Feld erzeugt;
- einen Stator, der so vorgesehen ist, dass er einen Umfang des Rotorkerns umgibt, und der sich aus einem Statorkern und einer Spule zusammensetzt, die durch Schlitze des Statorkerns gewickelt ist; und
- ein Gestell, das den Stator und den Rotor lagert, wobei,
- wenn ein Raum, in welchem sich ein Spulenendabschnitt der Spule in einer axialen Richtung von dem Statorkern erstreckt, durch das Gestell umgeben wird und eine Endfläche des Statorkerns in axialer Richtung als ein Endgehäuseabschnitt definiert ist,
- der Endgehäuseabschnitt durch eine Trennplatte in einen ersten Raum auf einer Seite, wo eine Kühleinrichtung zum Kühlen eines kühlenden Gases, das in der rotierenden elektrischen Maschine zirkuliert, vorhanden ist, und in einen zweiten Raum auf einer Seite getrennt wird, wo sich der Spulenendabschnitt befindet,
- die Trennplatte an einem radial äußeren Ende einen Einlassanschluss aufweist, der sich in einer umfänglichen Richtung öffnet,
- eine Abschirmplatte, die eine magnetische hochleitende Metallplatte ist, so vorgesehen ist, um mit einer radial inneren Seite von dem Einlassanschluss der Trennplatte verbunden zu werden und um entlang der Umfangsrichtung des Gestells angeordnet zu werden, und
- ein Belüftungspfad, der zwischen der Abschirmplatte und dem Gestell so ausgebildet ist, um mit dem Einlassanschluss zu kommunizieren.
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Somit wird der Belüftungspfad zwischen der Abschirmplatte und dem Gestell so ausgebildet, um mit dem Einlassanschluss für ein Kühlmedium zu einer Kühlvorrichtung zu kommunizieren, wodurch die Abschirmplatte zwangsweise gekühlt wird. Somit kann eine rotierende elektrische Maschine mit einer verstärkten Gestellkühlwirkung und einer verringerten Größe vorgesehen werden.
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Außerdem wird in der rotierenden elektrischen Maschine gemäß der Ausführungsform 1,
die Abschirmplatte an dem Gestell durch einen Anker angebracht, und
der Anker weist einen Belüftungsanschluss auf, der sich in der umfänglichen Richtung öffnet.
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Somit kann die Abschirmplatte sicher an dem Gestell fixiert werden und auch der Belüftungspfad kann sichergestellt werden.
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Obwohl die Offenbarung oben im Sinne einer exemplarischen Ausführungsform beschrieben ist, versteht es sich, dass verschiedene Merkmale, Aspekte und Funktionalitäten, die bei der Ausführungsform beschrieben sind, nicht in ihrer Anwendbarkeit auf die besondere Ausführungsform beschränkt sind, bei der sie beschrieben sind, sondern anstatt dessen allein oder in verschiedenen Kombinationen auf die Ausführungsform der Offenbarung angewendet werden können.
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Es versteht sich deshalb, dass zahlreiche Änderungen, die nicht als Beispiel behandelt wurden, ersonnen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zum Beispiel könnte zumindest eine der Bestandsteilkomponenten geändert, hinzugefügt oder eliminiert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- rotierende elektrische Maschine
- 2
- Rotor
- 21
- Welle
- 22
- Rotorkern
- 3
- Stator
- 31
- Statorkern
- 32
- Spule
- 32e
- Spulenendabschnitt
- 4
- Gestell
- 41
- Endgehäuseabschnitt
- 4as, 4bs, 4cs, 7as
- Anker
- 4csh
- Belüftungsanschluss
- 5
- Lüfter
- 6
- Kühleinrichtung
- 7
- Trennplatte
- 7a
- erste Trennwand
- 7b
- zweite Trennwand
- 7ah
- Einlassanschluss
- 8a bis 8c
- Abschirmplatte
- 9
- Lager
- A
- axiale Richtung
- B
- Umfangsrichtung
- C
- radiale Richtung
- D
- Belüftungspfad
- N
- Schraube
- k1
- erster Raum
- k2
- zweiter Raum
