JP2016046846A

JP2016046846A - 発電機の冷却構造

Info

Publication number: JP2016046846A
Application number: JP2014167192A
Authority: JP
Inventors: 勝也河本; Katsuya Kawamoto; 勇人櫻木; Yuto Sakuragi
Original assignee: Nippon Sharyo Ltd
Current assignee: Nippon Sharyo Ltd
Priority date: 2014-08-20
Filing date: 2014-08-20
Publication date: 2016-04-04
Anticipated expiration: 2034-08-20
Also published as: JP6376896B2

Abstract

【課題】吸気口から吸い込んだ空気の一部を回転子方向にガイドして回転子のコイル導線を十分に冷却することができる発電機の冷却構造を提供する。【解決手段】ケーシング１１内に冷却用空気を導入する吸気口として、エンドブラケット１５に設けた第１吸気口２７と、ケーシング一端側外周に開口した第２吸気口２８とを設けるとともに、第２吸気口のエンドブラケット側のケーシング内周に、第１吸気口からケーシング内に流入した冷却用空気Ａをロータコア１６の方向に向けてガイドするガイド部材２９を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、発電機の冷却構造に関し、詳しくは、ブラシレス同期発電機の回転子を冷却するための発電機の冷却構造に関する。

同期発電機は、ケーシングの内部に、シャフトと一体に回転する回転子と、該回転子の外周に配置される固定子とを設け、回転子の界磁巻線に直流の界磁電流を供給しながら回転子を回転させることにより、固定子の電機子巻線に交流電圧を発生させる。また、前記シャフトには、界磁巻線や電機子巻線の温度上昇を抑制するための冷却用空気をケーシングの内部に流通させるための冷却ファンが設けられており、ケーシングの両端部には、冷却用空気の吸気口及び排気口がそれぞれ設けられている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−１４３３６６号公報（第６頁）

しかし、固定子の周囲には十分な量の冷却用空気が流れるため、固定子であるステータコアに設けられた発電機電機子巻線の温度上昇は抑えることができるが、回転子として、ロータコアと、該ロータコアの吸気側に配置されたエキサイタロータコアとを有する同期発電機では、エキサイタロータコア及び該エキサイタロータコアの外周に配置された固定子であるエキサイタステータコアが、吸気口からロータコアへ向かう冷却用空気の流れの障害となり、さらに、前記発電機電機子巻線も障害となるため、ロータコアに設けられた発電機界磁巻線を十分に冷却できなくなることがあり、発電機界磁巻線を形成するコイル導線の焼き切れや絶縁破壊が発生するおそれがある。特に、屋外で使用される可搬式エンジン発電機では、夏期の高温の時期に冷却効率が低下するため、より確実にコイル導線を冷却できる冷却構造が望まれている。

そこで本発明は、吸気口から吸い込んだ空気の一部を回転子方向にガイドして回転子のコイル導線を十分に冷却することができる発電機の冷却構造を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の発電機の冷却構造は、円筒形のケーシングの内部に、該ケーシングの一端に取り付けられたエンドブラケットに回転可能に設けられたシャフトと、該シャフトと一体に回転する排気ファン、ロータコア及びエキサイタロータコアと、前記ケーシングに固定されて前記ロータコアの外周に配置されるステータコア及び前記エキサイタロータコアの外周に配置されるエキサイタステータコアとを収納するとともに、前記ケーシングの一端にケーシング内に冷却用空気を導入する吸気口を、前記ケーシングの他端に冷却用空気を導出する排気口をそれぞれ設けた発電機の冷却構造において、前記吸気口として、前記エンドブラケットに設けた第１吸気口と、ケーシング一端側外周に開口した第２吸気口とを設けるとともに、該第２吸気口のエンドブラケット側のケーシング内周に、前記第１吸気口からケーシング内に流入した冷却用空気を前記ロータコアの方向に向けてガイドするガイド部材を設けたことを特徴としている。

さらに、本発明の発電機の冷却構造は、前記第２吸気口は、前記エキサイタステータコアの外周側のケーシング周壁に周方向に開口した長方形状の複数の開口部と、該開口部を覆う状態でケーシング外部側から取り付けられるガードネットとを有し、前記ガイド部材は、前記ガードネットの内周側に一体に形成されていることを特徴としている。

本発明の発電機の冷却構造によれば、エンドブラケットの第１吸気口からケーシング内に流入した冷却用空気をガイド部材によって内周側のロータコアの方向に流すことができるので、発電機界磁巻線を十分に冷却でき、コイル導線の焼き切れや絶縁破壊の発生を防止できる。また、ガイド部材をケーシング外側から取り付けるガードネットに一体に設けることにより、ケーシング内周側へのガイド部材の装着を容易に行うことができ、ケーシング内への回転子や固定子の挿入も、ガードネットの取付前に容易に行うことができる。

本発明の発電機の冷却構造の一形態例を示す断面図である。図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。ガードネットの取付状態を示す斜視図である。

本形態例に示す発電機は、一般にブラシレス同期発電機と呼ばれるもので、円筒形のケーシング１１の内部に、シャフト１２と一体回転する回転子１３と、ケーシング１１の内部に固定された固定子１４とを備えている。前記シャフト１２の一端は、ケーシング１１の一端に取り付けられたエンドブラケット１５の中心に回転可能に保持されており、シャフト１２の他端は、エンジンのフライホイール（図示せず）に連結されている。

前記回転子１３としては、シャフト１２の軸線方向中央部に設けられるロータコア１６と、シャフト１２の一端側であるエンドブラケット１５側に設けられるエキサイタロータコア１７とが設けられており、さらに、シャフト１２の他端側には、ケーシング１１内の空気を吸引して排気するための排気ファン１８が設けられている。ロータコア１６には発電機界磁巻線１９が組み付けられており、エキサイタロータコア１７には励磁機電機子巻線２０及び整流器２１が組み付けられている。

前記固定子１４としては、前記ロータコア１６の外周に配置されるステータコア２２と、前記エキサイタロータコア１７の外周に配置されるエキサイタステータコア２３とが設けられており、ステータコア２２には発電機電機子巻線２４が組み付けられ、エキサイタステータコア２３には励磁機界磁巻線２５が組み付けられている。

ケーシング１１の他端部で前記排気ファン１８の外周部には、排気ファン１８からの排気を外部に導出する複数の排気口２６が周方向に設けられている。また、ケーシング１１の一端側には、ケーシング１１内に冷却用空気を導入する吸気口として、エンドブラケット１５に設けられた第１吸気口２７と、ケーシング１１の周壁のエキサイタステータコア２３の外周側に設けられた第２吸気口２８とが設けられている。

第２吸気口２８は、ケーシング１１の周壁に周方向に開口した長方形状の複数の開口部２８ａと、各開口部２８ａを覆う状態でケーシング外部側からビスなどによってそれぞれ取り付けられるガードネット２８ｂとを有しており、ガードネット２８ｂに設けられた複数の通気口２８ｃの内側及び第２吸気口２８の内側には、ケーシング１１内への異物の侵入や巻き込みを防止するためのネット（図示せず）が張られている。

そして、ガードネット２８ｂの内周側には、エンドブラケット１５の第１吸気口２７からケーシング１１内に流入した冷却用空気Ａを前記ロータコア１６の方向に向けてガイドするガイド部材２９が設けられている。このガイド部材２９は、ケーシング１１に取り付けた状態で、エンドブラケット１５側の基端２９ａから先端２９ｂに向かって縮径する円錐面形状を有しており、基端２９ａが、前記通気口２８ｃのエンドブラケット１５側になる位置に固着されてガードネット２８ｂと一体に形成され、先端２９ｂは、エキサイタステータコア２３の外周を超えてロータコア１６やステータコア２２に近接する位置まで延設されている。

したがって、第１吸気口２７からの冷却用空気Ａは、前述のように、ガイド部材２９の内周面にガイドされてロータコア１６の発電機界磁巻線１９に向かって流れ、第２吸気口２８からケーシング１１内に流入した冷却用空気Ｂは、ガイド部材２９の外周面にガイドされてステータコア２２の発電機電機子巻線２４に向かって流れる。これにより、各吸気口２７，２８からケーシング１１内に流入した冷却用空気Ａ，Ｂによって発電機界磁巻線１９及び発電機電機子巻線２４を十分に冷却することができ、コイル導線の焼き切れや絶縁破壊の発生を防止できる。また、ケーシング１１の構造を変えることなく、発電機界磁巻線１９に流せる界磁電流を大きくすることができる。

また、ガイド部材２９をガードネット２８ｂの内側に一体に形成しておくことにより、ケーシング１１の内周の所定位置にガイド部材２９を容易かつ確実に配置することができる。さらに、ガードネット２８ｂを取付前の状態ではガイド部材２９がケーシング１１の内周に突出していないので、製作段階でのケーシング１１内への回転子１３や固定子１４の挿入を容易に行えるとともに、ガイド部材２９と一緒にガードネット２８ｂを取り外すことにより、メンテナンス作業も容易に行うことができる。

なお、ガイド部材の形状や取付位置は、発電機の大きさや吸気口の位置、回転子と固定子との位置関係などに応じて適宜に設定することができ、ガードネットとは別にケーシングの内部の適宜な位置に取り付けることもできる。

１１…ケーシング、１２…シャフト、１３…回転子、１４…固定子、１５…エンドブラケット、１６…ロータコア、１７…エキサイタロータコア、１８…排気ファン、１９…発電機界磁巻線、２０…励磁機電機子巻線、２１…整流器、２２…ステータコア、２３…エキサイタステータコア、２４…発電機電機子巻線、２５…励磁機界磁巻線、２６…排気口、２７…第１吸気口、２８…第２吸気口、２８ａ…開口部、２８ｂ…ガードネット、２８ｃ…通気口、２９…ガイド部材、２９ａ…基端、２９ｂ…先端、Ａ，Ｂ…冷却用空気

Claims

円筒形のケーシングの内部に、該ケーシングの一端に取り付けられたエンドブラケットに回転可能に設けられたシャフトと、該シャフトと一体に回転する排気ファン、ロータコア及びエキサイタロータコアと、前記ケーシングに固定されて前記ロータコアの外周に配置されるステータコア及び前記エキサイタロータコアの外周に配置されるエキサイタステータコアとを収納するとともに、前記ケーシングの一端にケーシング内に冷却用空気を導入する吸気口を、前記ケーシングの他端に冷却用空気を導出する排気口をそれぞれ設けた発電機の冷却構造において、前記吸気口として、前記エンドブラケットに設けた第１吸気口と、ケーシング一端側外周に開口した第２吸気口とを設けるとともに、該第２吸気口のエンドブラケット側のケーシング内周に、前記第１吸気口からケーシング内に流入した冷却用空気を前記ロータコアの方向に向けてガイドするガイド部材を設けたことを特徴とする発電機の冷却構造。
前記第２吸気口は、前記エキサイタステータコアの外周側のケーシング周壁に周方向に開口した長方形状の複数の開口部と、該開口部を覆う状態でケーシング外部側から取り付けられるガードネットとを有し、前記ガイド部材は、前記ガードネットの内周側に一体に形成されていることを特徴とする請求項１記載の発電機の冷却構造。