JP2012094868A

JP2012094868A - 電機

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Publication number: JP2012094868A
Application number: JP2011231610A
Authority: JP
Inventors: Tai-Her Yang; 泰和楊
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2012-05-17
Also published as: CN102457136A; AU2011239302B2; CN107623411A; TWM444666U; KR20130054701A; BRPI1104271A2; DE202011107026U1; CA2755584A1; CN202513756U; EP2444768A1; US8305178B2; TWI568148B; AU2011239302A1; TW201244343A; US20120099277A1

Abstract

【課題】生成する熱エネルギーを効率良く放熱することで効率と寿命を向上させ、また損壊を防止する電機を提供する。
【解決手段】変圧器１０１（電機）は、例えば地表浅層部または湖、池、河川からなる浅層の温度保持体との間に、１次側流体流路及び２次側流体流路を備える外部放熱器３０２およびリレー放熱器３０４（熱交換装置）を設置する。当該変圧器１０１が生成する熱エネルギーを熱交換装置の絶縁冷却流体１０３（１次側流体）を経て伝送し、且つ冷却流体３１１（２次側流体）が浅層の自然蓄熱体１０８（温度保持体）の中に設置される放熱器３０９（均熱器）へ流れ、浅層の温度保持体に対して熱エネルギーを放出することにより、浅層の温度保持体及び交換流体を通して放熱する。
【選択図】図３

Description

本発明は、生成する熱エネルギーを放熱する放熱手段を備える電機に関する。

従来の電機は、固定式変圧器、回転式発電機、モータまたは電気式タービンブレーキ装置を含む。

特開２００５−２８３０１４号公報

従来の電機は、通電運転中、導電体の銅損または導磁体の鉄損によって熱エネルギーが生成される。通電時間が長くなると、熱が溜まり温度が上昇することによって、電機の効率と寿命が影響され、また電機が損壊される。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、生成する熱エネルギーを効率良く放熱することで効率と寿命を向上させ、また損壊を防止する電機を提供することにある。

本発明の電機は、例えば地表浅層部または湖、池、河川からなる浅層の温度保持体との間に、１次側流体流路及び２次側流体流路を備える熱交換装置を設置し、当該電機が生成する熱エネルギーを熱交換装置の１次側流体を経て伝送し、且つ２次側流体が浅層の温度保持体の中に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して熱エネルギーを放出することにより、浅層の温度保持体及び交換流体を通して放熱する。

具体的には、電機のボディシェルの外部に流体熱交換装置を追加設置し、熱交換装置の１次管路と電機内部の冷却流体によって、１次側流体循環回路を形成する。熱交換装置の２次管路と浅層の温度保持体、例えば地表浅層部または湖、池、河川に設置する均熱器によって、ポンプでポンピングする流体を通して、２次側循環回路を形成する。浅層の温度保持体に設置する均熱器を通して、通過する温度が比較的高い流体に対して熱エネルギーを吸収することによって、電機の熱エネルギーを発散する。

従来の変圧器の放熱方式の模式図である。従来の回転電機の放熱方式の模式図である。本発明の第１実施形態による変圧器の模式図である。本発明の第２実施形態による変圧器の模式図である。変圧器が生成する熱エネルギーは、変圧器のボディシェルに設置される熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱する。本発明の第３実施形態による変圧器の模式図である。変圧器が生成する熱エネルギーは、変圧器のボディシェルの周辺にリング状に設置される熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱する。本発明の第４実施形態による回転電機の模式図である。回転電機が生成する熱エネルギーは、回転電機のボディシェルに設置される熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱する。本発明の第５実施形態による回転電機の模式図である。回転電機が生成する熱エネルギーは、回転電機のボディシェルと分離して設置される熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱する。

本発明の実施形態の電機は、例えば地表浅層部または湖、池、河川からなる浅層の温度保持体との間に、１次側流体流路及び２次側流体流路を備える熱交換装置を設置し、当該電機が生成する熱エネルギーを熱交換装置の１次側流体を経て伝送し、且つ２次側流体が浅層の温度保持体の中に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して熱エネルギーを放出することにより、浅層の温度保持体及び交換流体を通して放熱する。

（従来技術）
図１は従来の変圧器の放熱方式の模式図である。
図１に従来の油冷式変圧器を示す。外部放熱器１０２は、変圧器１０１の外殼の外部に露出し、上下に設置される。冷却流体１０３は、変圧器１０１の発熱エネルギーによって温度が上がると上昇、下がると下降することによって外部放熱器１０２へ流れる。こうして冷却流体１０３を循環流動させることによって、熱エネルギーを外部へ放熱する。本方式は空冷ファン１１０のオプションを追加することができる。
図２は従来の回転電機の放熱方式の模式図である。
図２に従来の回転電機の放熱方式を示す。回転電機の外殼２０１に第二層外殼２０２を設置し、電機の外殼２０１と第二層外殼２０２との間に放熱フィン２０３を設置する。

（第１実施形態）
図３は本発明の第１実施形態による変圧器の模式図である。
図３に示す主な構成は以下の通りである。

変圧器１０１：巻線と鉄芯を備える変圧装置であって、マシンシェル１００の中に設置され、マシンシェル１００内に絶縁冷却流体１０３を入れることによって、変圧器１０１によって放熱する。
外部放熱器３０２：流体を通過させる容器構造であって、変圧器１０１の外部に設置され、上下は流体管路と変圧器１０１のマシンシェル１００の内部に入れる絶縁冷却流体１０３を通して循環流通する。且つリレー放熱器３０４を通過する冷却流体３１１と結合することによって、互いに熱エネルギーを伝送する。
リレー放熱器３０４：流体が流通する容器構造であり、外部放熱器３０２と結合することによって、互いに熱エネルギーを伝送する。且つ管路３０５と流体ポンプ３０６により駆動される冷却流体３１１を通して、リレー放熱器３０４と自然蓄熱体１０８に設置される放熱器３０９との間に流れ、また流動循環させる。変圧器１０１の熱エネルギーは絶縁冷却流体１０３、外部放熱器３０２、リレー放熱器３０４及び冷却流体３１１を経て、放熱器３０９へ伝導することによって、放熱器３０９によって自然蓄熱体１０８に対して放熱する。
放熱器３０９：良好な熱伝導性材料によって構成され、流れる冷却流体３１１を放熱させる容器構造であり、土地または池、湖、河川によって構成される浅層の温度保持体１０８に設置される。
流体ポンプ３０６：機械力または電気モータによって駆動される流体ポンプで構成される。

（第２実施形態）
図４は本発明の第２実施形態による変圧器の模式図である。変圧器が生成する熱エネルギーは、変圧器のボディシェルに設置される熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱する。
図４に示す主な構成は以下の通りである。

変圧器１０１：巻線と鉄芯を備える変圧装置であって、マシンシェル１００の中に設置され、マシンシェル１００内に絶縁冷却流体１０３を入れることによって、変圧器１０１によって放熱する。
熱交換器４０４：流体を通過させる容器構造であって、変圧器１０１の外部に設置され、上下は管路４０２と変圧器１０１のマシンシェル１００の内部に入れる絶縁冷却流体１０３を通して循環流通し、及び流体ポンプ４０６によって圧送される冷却流体４１１を通過させ、自然蓄熱体１０８の中に設置される放熱器４０９へ流れ、循環流体を構成することによって、熱エネルギーを伝送する。
放熱器４０９：良好な熱伝導性材料によって構成され、流れる冷却流体４１１を放熱させる容器構造であり、土地または池、湖、河川によって構成される浅層の温度保持体１０８に設置される。
流体ポンプ４０６：機械力または電気モータによって駆動される流体ポンプで構成される。

（第３実施形態）
図５は本発明の第３実施形態による変圧器の模式図である。変圧器が生成する熱エネルギーは、変圧器ボディシェルの周辺にリング状に設置される熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱する。
図５に示す主な構成は以下の通りである

変圧器１０１：巻線と鉄芯を備える変圧装置であって、マシンシェル１００の中に設置され、マシンシェル１００内に絶縁冷却流体１０３を入れることによって、変圧器１０１によって放熱する。
外部放熱器５０４：流体を通過させる容器構造であって、変圧器１０１の外部に設置し、共同して熱交換器機能を構成する。冷却流体５１１を通過し、自然蓄熱体１０８の中に設置される放熱器５０９へ流れ、循環流体を構成することによって、熱エネルギーを伝送する。
放熱器５０９：良好な熱伝導性材料によって構成され、流れる冷却流体５１１を放熱させる容器構造であり、土地または池、湖、河川によって構成される浅層の温度保持体１０８に設置される。
流体ポンプ５０６：機械力または電気モータによって駆動される流体ポンプで構成される。

（第４実施形態）
図６は本発明の第４実施形態による回転電機の模式図である。回転電機が生成する熱エネルギーは、回転電機のボディシェルに設置される熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱する。
図６に示す主な構成は以下の通りである。

回転電機６０１：磁界巻線、鉄芯、ロータ及びマシンシェルの回転電機を備え、モータまたは発電機または電磁カップリング装置によって構成される装置を含む。
熱交換器６０３：１次側流体流路６０２及び２次側流体流路６０４を備え、かつ互いに熱エネルギーを伝送し、その中の１次側流体流路６０２は、管路及び流体ポンプ６０７の圧送を通して、回転電機６０１の内部の気流と一緒の循環気流を構成し、２次側流体流路６０４は、管路６０５及び流体ポンプ６０６を通して、自然蓄熱体１０８の中に設置する放熱器６０９を流れる冷却流体６１１をポンピングし、循環流体を構成することによって、熱エネルギーを伝送する。
放熱器６０９：良好な熱伝導性材料によって構成され、流れる冷却流体６１１を放熱させる容器構造であり、土地または池、湖、河川によって構成される浅層の温度保持体１０８に設置される。
流体ポンプ６０６、６０７：機械力または電気モータによって駆動される流体ポンプで構成される。

（第５実施形態）
図７は本発明の第５実施形態による回転電機の模式図である。回転電機が生成する熱エネルギーは、回転電機のボディシェルと分離して設置される熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱する。
図７に示す主な構成は以下の通りである。

回転電機７０１：磁界巻線、鉄芯、ロータ及びマシンシェルの回転電機を備え、モータまたは発電機または電磁カップリング装置によって構成される装置を含む。
熱交換器７０３：１次側流体流路７０２及び２次側流体流路７０４を備え、かつ互いに熱エネルギーを伝送し、その中の１次側流体流路７０２は、管路及び流体ポンプ７０７の圧送を通して、回転電機７０１の内部の気流と一緒の循環気流を構成し、２次側流体流路７０４は、管路７０５及び流体ポンプ７０６を通して、自然蓄熱体１０８の中に設置する放熱器７０９を流れる冷却流体７１１をポンピングし、循環流体を構成することによって、熱エネルギーを伝送する。
放熱器７０９：良好な熱伝導性材料によって構成され、流れる冷却流体７１１を放熱させる容器構造であり、土地または池、湖、河川によって構成される浅層の温度保持体１０８に設置される。
流体ポンプ７０６、７０７：機械力または電気モータによって駆動される流体ポンプで構成される。

（その他の実施形態）
本発明のその他の実施形態の電機は、熱交換装置にはワンウェイの１次側流体流路及びワンウェイの２次側流体流路を備える流路を含む。
本発明のその他の実施形態の電機は、共用する熱交換装置を備え、共同して熱交換器にワンウェイ以上の１次側流体流路を設け、別々に複数セットの電機の内部へ通じることによって、別々に１次側流体流路を構成する。また、共用する熱交換装置は、浅層の温度保持体の内部に設置される同一の均熱器へ通じるワンウェイ以上の２次側流体流路を備える。
本発明のその他の実施形態の電機は、さらに空冷ファン１１０のオプションを追加することができる。

１００：マシンシェル
１０１：変圧器
１０２、３０２、５０４：外部放熱器
１０３：絶縁冷却流体
１０８：自然蓄熱体、温度保持体
１１０：空冷ファン
１１１、３１１、４１１、５１１、６１１、７１１：冷却流体
２０１：回転電機外殼
２０２：第二層外殼
２０３：放熱フィン
３０４：リレー放熱器
３０５、４０２、６０５、７０５：管路
３０６、４０６、５０６、６０６、６０７、７０６、７０７：流体ポンプ
３０９、４０９、５０９、６０９、７０９：放熱器
４０４、６０３、７０３：熱交換器
６０１、７０１：回転電機
６０２、７０２：１次側流体流路
６０４、７０４：２次側流体流路

Claims

地表浅層部または湖、池、河川からなる浅層の温度保持体との間に、１次側流体流路及び２次側流体流路を備える熱交換装置を設置し、生成する熱エネルギーを熱交換装置の１次側流体を経て伝送し、且つ熱交換装置の２次側流体が浅層の温度保持体の中に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して熱エネルギーを放出することにより、浅層の温度保持体と交換流体を通して放熱する電機であって、
変圧器（１０１）、外部放熱器（３０２）、リレー放熱器（３０４）、放熱器（３０９）および流体ポンプ（３０６）を備え、
変圧器（１０１）は巻線と鉄芯を備える変圧装置であって、マシンシェル（１００）の中に設置され、前記マシンシェル（１００）内に絶縁冷却流体（１０３）を入れることによって、前記変圧器１０１によって放熱し、
外部放熱器（３０２）は流体を通過させる容器構造であって、前記変圧器（１０１）の外部に設置され、上下は流体管路と前記変圧器（１０１）の前記マシンシェル（１００）の内部に入れる前記絶縁冷却流体（１０３）を通して循環流通し、且つリレー放熱器（３０４）を通過する冷却流体（３１１）と結合することによって、互いに熱エネルギーを伝送し、
前記リレー放熱器（３０４）は流体が流通する容器構造であり、前記外部放熱器（３０２）と結合することによって、互いに熱エネルギーを伝送し、且つ管路（３０５）と流体ポンプ（３０６）により駆動される前記冷却流体（３１１）を通して、前記リレー放熱器（３０４）と自然蓄熱体（１０８）に設置される放熱器（３０９）との間に流れ、また流動循環させ、前記変圧器（１０１）の熱エネルギーは前記絶縁冷却流体（１０３）、前記外部放熱器（３０２）、前記リレー放熱器（３０４）及び前記冷却流体（３１１）を経て、前記放熱器（３０９）へ伝導することによって、前記放熱器（３０９）によって自然蓄熱体（１０８）に対して放熱し、
前記放熱器（３０９）は熱伝導性材料によって構成され、流れる冷却流体（３１１）を放熱させる容器構造であり、土地または池、湖、河川によって構成される前記自然蓄熱体（１０８）に設置され、
前記流体ポンプ（３０６）は機械力または電気モータによって駆動される流体ポンプで構成されることを特徴とする電機。
地表浅層部または湖、池、河川からなる浅層の温度保持体との間に、１次側流体流路及び２次側流体流路を備える熱交換装置を設置し、生成する熱エネルギーを熱交換装置の１次側流体を経て伝送し、且つ熱交換装置の２次側流体が浅層の温度保持体の中に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して熱エネルギーを放出することにより、浅層の温度保持体と交換流体を通して放熱する電機であって、
熱交換装置は変圧器のボディシェルに設置され、当該電機が生成する熱エネルギーは、熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱し、
変圧器（１０１）、熱交換器（４０４）、放熱器（４０９）および流体ポンプ（４０６）を備え、
前記変圧器（１０１）は巻線と鉄芯を備える変圧装置であって、前記マシンシェル（１００）の中に設置され、前記マシンシェル（１００）内に前記絶縁冷却流体（１０３）を入れることによって、前記変圧器（１０１）によって放熱し、
熱交換器（４０４）は流体を通過させる容器構造であって、前記変圧器（１０１）の外部に設置され、上下は管路（４０２）と前記変圧器（１０１）の前記マシンシェル（１００）の内部に入れる前記絶縁冷却流体（１０３）を通して循環流通し、且つ流体ポンプ（４０６）によって圧送される冷却流体（４１１）を通過させ、前記自然蓄熱体（１０８）の中に設置される放熱器（４０９）へ流れ、循環流体を構成することによって、熱エネルギーを伝送し、
前記放熱器（４０９）は熱伝導性材料によって構成され、流れる前記冷却流体（４１１）を放熱させる容器構造であり、土地または池、湖、河川によって構成される前記自然蓄熱体（１０８）に設置され、
前記流体ポンプ（４０６）は機械力または電気モータによって駆動される流体ポンプで構成されることを特徴とする電機。
地表浅層部または湖、池、河川からなる浅層の温度保持体との間に、１次側流体流路及び２次側流体流路を備える熱交換装置を設置し、生成する熱エネルギーを熱交換装置の１次側流体を経て伝送し、且つ熱交換装置の２次側流体が浅層の温度保持体の中に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して熱エネルギーを放出することにより、浅層の温度保持体と交換流体を通して放熱する電機であって、
熱交換装置は変圧器のボディシェルの周辺にリング状に設置され、当該電機が生成する熱エネルギーは、熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱し、
変圧器（１０１）、外部放熱器（５０４）、放熱器（５０９）および流体ポンプ（５０６）を備え、
前記変圧器（１０１）は巻線と鉄芯を備える変圧装置であって、前記マシンシェル（１００）の中に設置され、前記マシンシェル（１００）内に前記絶縁冷却流体（１０３）を入れることによって、前記変圧器（１０１）によって放熱し、
外部放熱器（５０４）は流体を通過させる容器構造であって、前記変圧器（１０１）の外部に設置され、共同して熱交換器機能を構成し、冷却流体（５１１）を通過させ、前記自然蓄熱体（１０８）の中に設置される放熱器（５０９）へ流れ、循環流体を構成することによって、熱エネルギーを伝送し、
前記放熱器（５０９）は熱伝導性材料によって構成され、流れる冷却流体（５１１）を放熱させる容器構造であり、土地または池、湖、河川によって構成される前記自然蓄熱体（１０８）に設置され、
前記流体ポンプ（５０６）は機械力または電気モータによって駆動される流体ポンプで構成されることを特徴とする電機。
地表浅層部または湖、池、河川からなる浅層の温度保持体との間に、１次側流体流路及び２次側流体流路を備える熱交換装置を設置し、生成する熱エネルギーを熱交換装置の１次側流体を経て伝送し、且つ熱交換装置の２次側流体が浅層の温度保持体の中に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して熱エネルギーを放出することにより、浅層の温度保持体と交換流体を通して放熱する電機であって、
熱交換装置は回転電機のボディシェルに設置され、当該電機が生成する熱エネルギーは、熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱し、
回転電機（６０１）、熱交換器（６０３）、放熱器（６０９）および流体ポンプ（６０６、６０７）を備え、
回転電機（６０１）は磁界巻線、鉄芯、ロータ及びマシンシェルの回転電機を備え、モータまたは発電機または電磁カップリング装置によって構成される装置を含み、
熱交換器（６０３）は１次側流体流路（６０２）及び２次側流体流路（６０４）を備え、かつ互いに熱エネルギーを伝送し、その中の前記１次側流体流路（６０２）は、管路及び流体ポンプ（６０７）の圧送を通して、前記回転電機（６０１）の内部の気流と一緒の循環気流を構成し、前記２次側流体流路（６０４）は、管路（６０５）及び流体ポンプ（６０６）を通して、前記自然蓄熱体（１０８）の中に設置する放熱器（６０９）を流れる冷却流体（６１１）をポンピングし、循環流体を構成することによって、熱エネルギーを伝送し、
前記放熱器（６０９）は熱伝導性材料によって構成され、流れる前記冷却流体（６１１）を放熱させる容器構造であり、土地または池、湖、河川によって構成される前記自然蓄熱体（１０８）に設置され、
前記流体ポンプ（６０６、６０７）は機械力または電気モータによって駆動される流体ポンプで構成されることを特徴とする電機。
地表浅層部または湖、池、河川からなる浅層の温度保持体との間に、１次側流体流路及び２次側流体流路を備える熱交換装置を設置し、生成する熱エネルギーを熱交換装置の１次側流体を経て伝送し、且つ熱交換装置の２次側流体が浅層の温度保持体の中に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して熱エネルギーを放出することにより、浅層の温度保持体と交換流体を通して放熱する電機であって、
熱交換装置は回転電機のボディシェルと分離して設置され、当該電機が生成する熱エネルギーは、熱交換装置の２次側流体を通して、浅層の温度保持体に設置される均熱器へ流れ、浅層の温度保持体に対して放熱し、
回転電機（７０１）、熱交換器（７０３）、放熱器（７０９）および流体ポンプ（７０６、７０７）を備え、
回転電機（７０１）は磁界巻線、鉄芯、ロータ及びマシンシェルの回転電機を備え、モータまたは発電機または電磁カップリング装置によって構成される装置を含み、
熱交換器（７０３）は１次側流体流路（７０２）及び２次側流体流路（７０４）を備え、かつ互いに熱エネルギーを伝送し、その中の前記１次側流体流路（７０２）は、管路及び流体ポンプ（７０７）の圧送を通して、前記回転電機（７０１）の内部の気流と一緒の循環気流を構成し、前記２次側流体流路（７０４）は、管路（７０５）及び流体ポンプ（７０６）を通して、前記自然蓄熱体（１０８）の中に設置する放熱器（７０９）を流れる冷却流体（７１１）をポンピングし、循環流体を構成することによって、熱エネルギーを伝送し、
前記放熱器（７０９）は熱伝導性材料によって構成され、流れる前記冷却流体（７１１）を放熱させる容器構造であり、土地または池、湖、河川によって構成される前記自然蓄熱体（１０８）に設置され、前記流体ポンプ（７０６、７０７）は機械力または電気モータによって駆動される流体ポンプで構成されることを特徴とする電機。
共用する熱交換装置を備え、共同して熱交換器にワンウェイ以上の１次側流体流路を設け、別々に複数セットの電機の内部へ通じることによって、別々に１次側流体流路を構成し、
且つ、共用する熱交換装置は、浅層の温度保持体の内部に設置される同一の均熱器へ通じるワンウェイ以上の２次側流体流路を備えることを特徴とする請求項１〜５に記載の電機。
さらに空冷ファン（１１０）を備えることを特徴とする請求項１〜５に記載の電機。