JP2015047062A - 開ループ能動的冷却を備える発電機 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2013年8月16日に出願された、米国仮特許出願第61/866,780号の利益を主張するものであり、その全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、電力の生成のためのシステムに関し、より具体的には、開ループで能動的に冷却される回転子を有する高速発電機に関する。
従来の宇宙船は、種々の機上デバイスに電力を提供するために機上発電機を使用する。「より電動の」宇宙船に向けた開発は、かかる宇宙船アーキテクチャにおいて用いられる機上の電気機器に対応する電力に対する需要の増加をもたらしている。例えば、速度が一分につき250,000回転に近づくかまたはそれを超える回転の構成要素を有する発電機等の高速発電機は、それらの相対的なコンパクト化、効率性、および高エネルギー密度によるこれらの必要性に合うという点において興味深い。
12 発電機
14 タービン
16 冷却液管路
18 供給孔
20 排出孔
22 ポンプ
24 冷却液供給部
26 外部環境
28 ギアアセンブリ
30 速度制御弁
32 潤滑油管路
34 潤滑油ポンプ
36 潤滑油バイパス弁
38 潤滑油フィルタ
50 固定子
54 ギャップ
56 内側表面
60 巻線
100 回転子
110 回転子本体
112 外側表面
114,115 冷却液注入口
116 冷却液出口
120 内側表面
124 第1の端部
128 第2の端部
132 第1のシャフト端
133 第2のシャフト端
200 回転子
202 調節板
204 回転子本体内側表面
206 回転子本体空洞
208 第1の冷却液チャネル
210 回転子本体
214 冷却液注入口
216 冷却液出口
218 第2の冷却液チャネル
224 第1の端部
228 第2の端部
Claims (20)
- 高速発電機用の回転子であって、該回転子は、
回転子本体であって、
内側表面および対向する外側表面と、
前記内側表面と前記外側表面との間に延在する冷却液注入口および出口と、
を画定する回転子本体と、
前記回転子本体を開ループ冷却するための、(i)前記回転子本体の内側表面によって境界付けられ、前記冷却液注入口を前記冷却液出口に流体連結する、内側冷却経路セグメントと、(ii)前記回転子本体の外側表面によって境界付けられ、前記冷却液出口を外部環境に流体連結する、外側冷却経路セグメントと、を含む、回転子冷却経路と、
を備える、高速発電機用の回転子。 - 前記冷却液注入口が、前記回転子本体を極低温燃料供給部と流体連結するように構成される、請求項1に記載の回転子。
- 前記冷却液注入口が、前記回転子本体を水素、酸素、キセノン、又はヘリウム供給部と流体連結するように構成される、請求項1に記載の回転子。
- 前記回転子本体の内側表面に連結され、かつ前記回転子本体の内側の空洞を、前記冷却液注入口と前記冷却液出口との間に延在する複数の冷却液チャネルに分割する、調節板をさらに備える、請求項1に記載の回転子。
- 前記回転子本体が、前記回転子本体の軸方向の長さに沿って配置される複数の冷却液出口を画定する、請求項1に記載の回転子。
- 前記回転子本体が、前記回転子本体の円周の周りに配置される複数の冷却液出口を画定する、請求項1に記載の回転子。
- 前記冷却液出口が、前記回転子本体の厚さを通って前記回転子本体の前記内側表面と外側表面との間に延在する側壁によって境界付けられる、請求項1に記載の回転子。
- 前記冷却液出口が前記回転子本体の第1の端部に向かって配向されるように、前記側壁が前記回転子本体の長手方向の軸と斜めに交差する、請求項4に記載の回転子。
- 前記冷却液出口が前記回転子本体の第2の端部に向かって配向されるように、前記側壁が前記回転子本体の長手方向の軸と斜めに交差する、請求項4に記載の回転子。
- 前記側壁が、半径方向外側かつ前記回転子本体の回転の方向に向かって配向される冷却液出口軸を画定する、請求項4に記載の回転子。
- 前記側壁が、半径方向外側かつ前記回転子本体の回転の方向と反対に配向される冷却液出口軸を画定する、請求項4に記載の回転子。
- タービン交流発電機であって、
請求項1に記載の回転子と、
前記回転子本体の外側表面に対向する内部表面を備え、前記回転子冷却経路の前記外側冷却経路セグメントを境界付ける、固定子と、
供給孔および排出孔を含む前記回転子冷却経路に流体連結される冷却経路であって、前記供給孔が、前記回転子本体を能動的に冷却するために、加圧された冷却液源と流体連結するように構成され、前記排出孔が、開ループ冷却のために、外部環境に流体連結される、冷却経路と、
を含む、タービン交流発電機。 - 前記冷却液注入口が、前記冷却液注入口を横切る冷却液の流れを用いて、前記回転子本体を担持する軸受けを冷却するように構成される、請求項12に記載のタービン交流発電機。
- 前記冷却経路が、前記供給孔と前記回転子本体の前記冷却液注入口との間に流体連結される速度制御弁を含む、請求項13に記載のタービン交流発電機。
- 前記速度制御弁が、第1の冷却液注入口および第2の冷却液注入口を通って前記回転子本体に流体連結される、請求項14に記載のタービン交流発電機。
- 前記第1および第2の冷却液注入口が、前記回転子本体の両端上に配設される、請求項15に記載のタービン交流発電機。
- 発電機であって、
(a)内部本体であって、
(1) 長手方向の軸と、
(2) 内側表面および対向する外側表面と、
(3) 前記内部本体の前記内側表面と外側表面との間に延在する冷却液注入口および冷却液出口と、
を画定する、内部本体と、
(b)前記内部本体の機外に配設される外部本体であって、前記内部本体および外部本体が、(i)前記内部本体の内側表面によって境界付けられ、前記冷却液注入口を前記冷却液出口に流体連結する、内側冷却経路と、(ii)前記冷却液出口を前記発電機の外部環境に流体連結するために、前記内部本体の外側表面および外部本体の内側表面によって境界付けられる、外側排出経路と、を有する、冷却経路を画定し、前記外部本体が、前記内部本体の前記長手方向の軸回りに回転するように構成される、外部本体と、
を備える、発電機。 - 前記発電機が、宇宙船の燃料システムから加圧された燃料の流れを受け取ることにより能動的に冷却するように構成される、請求項17に記載の発電機。
- 前記燃料が液体水素である、請求項18に記載の発電機。
- 前前記発電機の開ループ冷却のために、記冷却液出口が外部環境に流体連結される、請求項18に記載の発電機。
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