JP2023044906A - 発電機及びダンプトラック用発電機システム - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、軸流開放型の空冷の冷却構造を有し、特に、主発電機の冷却性能を向上させるタンデム構造の発電機を提供する。
【解決手段】
本発明の発電機は、冷媒が流入する流入口が設置されるフレームと、流入口から流入した冷媒により冷却される第１発電機と、第１発電機を冷却した冷媒により冷却され、第１発電機と同軸に設置され、第１発電機よりも径が大きい第２発電機と、第２発電機を冷却した冷媒が大気に放出される発電機であって、第１発電機の軸方向の両端部には、第１コイルエンドが突出し、第２発電機の軸方向の両端部には、第２コイルエンドが突出し、第１コイルエンドと第２コイルエンドとが、径方向に対向することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転子と固定子とを有する発電機及びこの発電機を有するダンプトラック用発電機システムに関する。

近年、ＣＯ２排出量を抑制するために、発電機の高効率化が要求されている。また、特に、自動車、鉄道、建設車両などのビークル系に使用される発電機は、高効率化に加え、小型・軽量化も要求されている。

発電機を小型・軽量化することにより、車両自体を小型・軽量化し、燃費を向上させる。これにより、自動車、鉄道、建設車両などのシステムとしての効率を向上させる。

しかし、一般的に、小型・軽量化と高効率化とは、トレードオフの関係にあるため、発電機を小型・軽量化することにより、発電機の効率は低下し、発電機の損失は大きくなる。つまり、発電機の出力密度が増加すると、発電機の発熱密度も増加する。このため、発電機を小型・軽量化する場合には、発電機の冷却性能の向上が極めて重要になる。

また、建設車両の電源供給用に使用される発電機は、車両を駆動するための主電源（トラクション用）と、その他のアクセサリーを駆動するための補助電源（アクセサリー用）と、の二系統を有する。

この二系統は、用途が相違するため、この二系統の発電機は、電気容量や電気特性も、相違する仕様となる。このため、発電機のフレームの内部に、電気容量や電気特性が相違する二台の発電機が設置される。そして、二台の発電機は、同軸上に回転子が連なるタンデム構造となる。

こうした高い冷却性能の冷却構造を有するタンデム構造の発電機として、例えば、特開２０１５－２２０９４７号公報（特許文献１）がある。

この特許文献１には、第１の回転電機と第２の回転電機と内扇と回転軸と熱交換器とを有する回転電機システムが記載され、第１の回転電機と第２の回転電機は、それぞれ固定子と回転子とを有し、第１の回転電機と第２の回転電機とは、回転軸に接続され、第２の回転電機の外径は、第１の回転電機の外径よりも小さく、内扇は、回転軸に接続され、内気を第１の回転電機と第２の回転電機とに循環させ、熱交換器は、第２の回転電機の外周側に設置され、外気が流入すると共に内扇により、循環する内気が流入し、内気と外気とを熱交換して冷却する回転電機システムが記載されている。

特開２０１５－２２０９４７号公報

特許文献１には、冷却構造を有するタンデム構造の発電機（回転電機システム）が記載されている。

しかし、特許文献１に記載される発電機は、空気（冷媒）の流れが、開放型でなく、閉鎖型であり、最も大きい熱源となる主発電機（第１の回転電機）の冷却が不十分となる恐れがある。

また、特許文献１に記載される発電機は、閉鎖型であるため、空気の流れは、軸方向の一端部から開始し、軸方向の他端部で折り返す。つまり、空気はＵ字形の流路を流れる。このため、軸方向の空気の流れによる流路としては、圧力損失が大きく、空気の流量が低下し、主発電機の冷却が不十分となる恐れがある。

そこで、本発明は、軸流開放型の空冷の冷却構造を有し、特に、主発電機の冷却性能を向上させるタンデム構造の発電機及びダンプトラック用発電機システムを提供する。

上記した課題を解決するため、本発明の発電機は、冷媒が流入する流入口が設置されるフレームと、流入口から流入した冷媒により冷却される第１発電機と、第１発電機を冷却した冷媒により冷却され、第１発電機と同軸に設置され、第１発電機よりも径が大きい第２発電機と、第２発電機を冷却した冷媒が大気に放出される発電機であって、第１発電機の軸方向の両端部には、第１コイルエンドが突出し、第２発電機の軸方向の両端部には、第２コイルエンドが突出し、第１コイルエンドと第２コイルエンドとが、径方向に対向することを特徴とする。

また、本発明のダンプトラック用発電機システムは、上記するような発電機を有する。

本発明によれば、軸流開放型の空冷の冷却構造を有し、特に、主発電機の冷却性能を向上させるタンデム構造の発電機及びダンプトラック用発電機システムを提供することができる。

なお、上記した以外の課題、構成及び効果については、下記する実施例の説明により、明らかにされる。

実施例１に記載する発電機１００を説明する説明図である。 図１のＡ－Ａ´の一部断面を説明する説明図である。 図１のＢ－Ｂ´の一部断面を説明する説明図である。 図１のＤ部分を拡大し、従来例を説明する説明図である。 図１のＤ部分を拡大し、実施例１を説明する説明図である。 実施例１に記載する発電機１００における補助発電機２と主発電機３との関係を説明する説明図であり、（ａ）は補助発電機２の径方向の断面図であり、（ｂ）は主発電機３の軸方向の断面図である。 実施例１に記載する発電機１００における空気１２の流路面積比（ａａ／ｂｂ）と空気１２の流量との関係を説明する説明図である。 実施例１に記載する発電機１００における柱２０ａと柱２０ｂとの位置関係を説明する説明図である。 実施例１に記載する発電機１００における空気１２の流入口１１と背面ダクト２１及び背面ダクト３１との位置関係を説明する説明図である。 実施例２に記載する発電機１００における図１のＤ部分と同等の部分を拡大し説明する説明図である。 実施例３に記載する発電機１００を説明する説明図である。 図１０のＣ－Ｃ´の一部断面を説明する説明図である。 実施例４に記載する発電機１００における固定子アキシャルダクト４３を説明する説明図である。 本実施例に記載する発電機１００を有するダンプトラック用発電機システムを説明する説明図である。

以下、本発明の実施例を、図面を使用し、説明する。なお、各図面において、実質的に同一又は類似の構成には、同一の符号を付与し、各図面において、説明が重複する場合には、重複する説明を省略する場合がある。

先ず、実施例１に記載する発電機１００を説明する。

図１は、実施例１に記載する発電機１００を説明する説明図であり、軸方向の断面図である。

この発電機１００は、主に、エンジンと接続され、回転速度が、数千回転／分クラスの発電機であり、大型のダンプトラック用の電源供給用に使用される発電機である。

発電機１００は、フレーム１の内部に、車両（車体）を駆動するための主電源（トラクション用）としての主発電機３（第２発電機）、その他のアクセサリーを駆動するための補助電源（アクセサリー用）としての補助発電機２（第１発電機）、補助発電機２の回転子４及び主発電機３の回転子６に励磁電流を通電する給電装置８が設置される。補助発電機２は、シャフト１０に設置される回転子４と回転子４の外周側に設置される固定子５とを有し、主発電機３は、シャフト１０に設置される回転子６と回転子６の外周側に設置される固定子７とを有する。

つまり、この発電機１００は、補助発電機２の回転子４と主発電機３の回転子６とが同軸のシャフト１０に連なるように設置され、つまり、補助発電機２と主発電機３とが同軸であって、軸方向に連なるように設置されるタンデム構造の発電機である。そして、この発電機１００は、主発電機３が補助発電機２よりも径が大きく（径方向の長さが長く）、軸方向の長さが長い。なお、軸方向とは、シャフト１０の軸方向であり、図１においては左右方向である。つまり、主発電機３は、補助発電機２よりも体格が大きい。

なお、実施例１では、主発電機３が設置される部位のフレーム１の径と補助発電機２が設置される部位のフレーム１の径とは同一である。このため、補助発電機２の固定子５の周囲に設置される背面ダクト２１の径方向の長さは、主発電機３の固定子７の周囲に設置される背面ダクト３１との径方向の長さよりも、長くなる。なお、径方向とは、シャフト１０から外径側に放射状に延びる方向であり、図１においては上下方向である。

また、補助発電機２の固定子５の軸方向の両端部には、補助発電機２の固定子コイル１６が突出する補助発電機２のコイルエンド３９（第１コイルエンド）が突出し、主発電機３の固定子７の軸方向の両端部には、主発電機３の固定子コイル２５が突出する主発電機３のコイルエンド４０（第２コイルエンド）が突出する。

また、フレーム１には、シャフト１０が回転するための軸受９が設置される。なお、軸受９は、シャフト１０の軸方向の一端側に設置される。シャフト１０の軸方向の他端側には、エンジン２００と接続するため、軸受を設置せず、シャフト１０の軸方向の他端側は、エンジン２００側の軸受で支持する。なお、シャフト１０の軸方向の両端側に軸受９を設置してもよい。

また、フレーム１には、補助発電機２及び主発電機３を冷却する冷媒（例えば、空気１２）を流入する流入口１１が設置される。なお、流入口１１に流入する空気１２は、発電機１００とは別に設置される電動ブロア３０１により供給される。空気１２は、流入口１１から、軸方向に流れ、つまり、図１の左から右に流れ、大気に放出する。

なお、補助発電機２と主発電機３とは、流入口１１から順番に、補助発電機２、主発電機３の順番に設置される。つまり、流入口１１に流入する空気１２は、軸方向に流れ、補助発電機２を冷却し、その後、主発電機３を冷却し、その後、大気に放出する。

このように、この発電機１００は、構造がシンプルであり、冷却性能を向上させ、内部と外部（外気）とがダイレクトに繋がっている構造であり、主発電機３を冷却した空気１２を大気に放出する軸流開放型の空冷の冷却構造を有する。

なお、空気１２は、シャフト１０に設置される自冷ファン（軸流ファン）により供給されてもよい。特に、発電機１００が停止中であっても、発電機１００に空気１２を供給し、強制的に空気１２を発電機１００に流す（強制通風）電動ブロア３０１が好ましい。

次に、図１のＡ－Ａ´の一部断面を説明する。

図２は、図１のＡ－Ａ´の一部断面を説明する説明図である。そして、図２は、図１のＡ－Ａ´の断面であって、補助発電機２の１/８の部分（４５°部分）を示す。

補助発電機２は、回転子４及び固定子５を有し、回転子４は、回転子鉄心１３、界磁コイル１５、ポールシュー１８を有し、固定子５は、固定子鉄心１４、固定子コイル１６、固定子楔１９を有する。なお、回転子鉄心１３とポールシュー１８とは、ボルト構造又はダブテイル構造により接続される。

そして、回転子４と固定子５とは、ギャップ１７を介して、対向する。

また、固定子５とフレーム１との間には、周方向に所定の間隔で、フレーム１を固定子５に固定する柱２０ａ（第１固定部）が設置される。そして、柱２０ａと柱２０ａとの間であって、フレーム１と補助発電機２の固定子５との間には、軸方向に空気１２が流れる背面ダクト２１（第１背面ダクト）が設置される。なお、固定子５の周囲には、８本（４５°間隔）の柱２０ａが設置される。

次に、図１のＢ－Ｂ´の一部断面を説明する。

図３は、図１のＢ－Ｂ´の一部断面を説明する説明図である。そして、図３は、図１のＢ－Ｂ´の断面であって、主発電機３の１／１０の部分（３６°部分）を示す。

主発電機３は、回転子６及び固定子７を有し、回転子６は、回転子鉄心２２、界磁コイル２４、ダンパーバー２７、回転子楔２８を有し、固定子７は、固定子鉄心２３、固定子コイル２５、固定子楔２９を有する。なお、回転子鉄心２２の内径側（シャフト１０（内径側）と固定子７（外径側）との間の径方向の長さに対して、その長さの１／２よりも内径側）には、軸方向に空気１２が流れるアキシャルダクト３０が設置される。

そして、回転子６と固定子７とは、ギャップ２６を介して、対向する。

また、固定子７とフレーム１との間には、周方向に所定の間隔で、フレーム１を固定子７に固定する柱２０ｂ（第２固定部）が設置される。そして、柱２０ｂと柱２０ｂとの間であって、フレーム１と主発電機３の固定子７との間には、軸方向に空気１２が流れる背面ダクト３１（第２背面ダクト）が設置される。なお、固定子７の周囲には、８本（４５°間隔）の柱２０ｂが設置される。

図１、図２、図３に示すように、空気１２は、流入口１１から流入し、補助発電機２の空気流路（通風路）（ギャップ１７及び背面ダクト２１)を流れ、主発電機３の空気流路（通風路）（ギャップ２６、アキシャルダクト３０及び背面ダクト３１)を流れ、大気に放出される。

次に、図１のＤ部分を拡大し説明する。

図４Ａは、図１のＤ部分を拡大し、従来例を説明する説明図であり、図４Ｂは、図１のＤ部分を拡大し、実施例１を説明する説明図である。

発電機１００では、主発電機３が最も大きい熱源となり、主発電機３の固定子コイル２５の温度が最も高くなる。そして、固定子コイル２５の温度を低減するためには、主発電機３の背面ダクト３１の空気流量を増加させることが効果的である。

しかし、図４Ａに示すように、補助発電機２の背面ダクト２１を流れる空気１２は、補助発電機２と主発電機３との間の領域において分流し、一方は主発電機３の固定子７側（外径側）に流れ、他方は主発電機３の回転子６側（内径側）に流れる。このため、背面ダクト３１の空気流量が低下し、固定子コイル２５の冷却が不十分となる恐れがある。

そこで、図４Ｂに示すように、実施例１に記載する発電機１００は、補助発電機２のコイルエンド３９と主発電機３のコイルエンド４０とが隣接する（ただし、接触はしない）ように、補助発電機２と主発電機３とを設置する。つまり、補助発電機２の下流側（空気１２のの流れの方向に対する下流側）のコイルエンド３９と主発電機３の上流側（空気１２の流れの方向に対する上流側：流入口１１側）のコイルエンド４０とが径方向で対向する（接触はしないように重なる）ように、補助発電機２と主発電機３とを設置する。なお、コイルエンド３９は、コイルエンド４０よりも、径方向において内径側に設置され、コイルエンド４０は、コイルエンド３９よりも、径方向において外径側に設置される。

これにより、図４ＢのＡ部分の径方向の空気流路及び図４ＢのＢ部分の軸方向の空気流路を狭めることができ、回転子６側（内径側）に流れる空気流量を抑制することができる。そして、これにより、背面ダクト３１の空気流量を増加させることができ、固定子コイル２５の温度を低減し、固定子コイル２５の冷却効果を向上させる。

つまり、これは、内径側の空気流路に、通風抵抗を増加させるラビリンスシール構造を設置することと、同義である。そして、補助発電機２の背面ダクト２１を流れる空気１２の空気流量のうち、主発電機３の回転子６側（内径側）に流れる空気流量が抑制され、主発電機３の固定子７側（外径側）に流れる空気流量が増加する。これにより、主発電機３の背面ダクト３１を流れる空気１２の空気流量が増加する。

次に、実施例１に記載する発電機１００における補助発電機２と主発電機３との関係を説明する。

図５は、実施例１に記載する発電機１００における補助発電機２と主発電機３との関係を説明する説明図であり、（ａ）は補助発電機２の径方向の断面図であり、（ｂ）は主発電機３の軸方向の断面図である。

図５に示すように、実施例１に記載する発電機１００は、補助発電機２の固定子５を支持する柱２０ａと主発電機３の固定子７を支持する柱２０ｂとが、軸方向に対向するように、補助発電機２と主発電機３とを設置する。これにより、空気１２が、背面ダクト２１から背面ダクト３１に、漏れがほとんど無く、略直線的に流れ、空気１２の整流効果が向上する。

また、図５に示すように、実施例１に記載する発電機１００は、補助発電機２の固定子５を支持する柱２０ａと主発電機３の固定子７のコイルエンド４０とが、軸方向に対向するように、補助発電機２と主発電機３とを設置する。

また、図５に示すように、実施例１に記載する発電機１００は、補助発電機２の固定子５を支持する柱２０ａと主発電機３の固定子７とが、軸方向に対向するように、補助発電機２と主発電機３とを設置する。

このように、実施例１によれば、背面ダクト３１の空気流量を増加させ、固定子コイル２５を積極的に冷却し、固定子コイル２５の温度を低減させ、固定子コイル２５の冷却効果を向上させることができる。

また、実施例１によれば、発電機１００は、新たな部品の追加や、フレーム１、補助発電機２及び主発電機３の形状を変更する必要がないため、コストの増加や生産性の低下を伴うことなく、主発電機３の冷却性能を向上させることができる。

また、実施例１によれば、補助発電機２と主発電機３とのタンデム構造であり、軸流開放型の空冷の冷却構造を有する発電機１００であっても、主発電機３の冷却性能を向上させることができる。

つまり、このタンデム構造の発電機１００では、空気１２は軸方向に流れる。空気１２は、空気１２の流れの上流側に設置される補助発電機２を冷却した後に、空気１２の流れの下流側に設置される主発電機３を冷却する。主発電機３は、補助発電機２を冷却した空気１２により冷却される。実施例１によれば、こうした場合であっても、固定子コイル２５の冷却効果が向上するため、主発電機３の冷却性能が向上する。

また、このタンデム構造の発電機１００では、空気１２の流れの上流側に補助発電機２を設置し、空気１２の流れの下流側に補助発電機２よりも体格が大きい主発電機３を設置し、補助発電機２及び主発電機３を効果的に冷却すると共に、固定子コイル２５の冷却効果が向上するため、主発電機３の冷却性能が向上する。

なお、ここで、図４Ｂに示すａａの部位は、補助発電機２の背面ダクト２１を流れた空気１２が、内径側に流れる流路面積であり、一方、図４Ｂに示すｂｂの部位は、補助発電機２の背面ダクト２１を流れた空気１２が、主発電機３の背面ダクト３１に流れる流路面積である。

次に、実施例１に記載する発電機１００における空気１２の流路面積比（ａａ／ｂｂ）と空気１２の流量との関係を説明する。

図６は、実施例１に記載する発電機１００における空気１２の流路面積比（ａａ／ｂｂ）と空気１２の流量との関係を説明する説明図である。つまり、図６は、図４Ｂに示すａａの部位とｂｂの部位との比（流路面積比（ａａ／ｂｂ））と背面ダクト３１に流れる空気１２の流量との関係を示すものである。

なお、図６は、横軸が、ａａとｂｂとの流路面積比（ａａ／ｂｂ）であり、縦軸が、背面ダクト３１に流れる空気１２の流量である。また、空気１２の流量は、流路面積比（ａａ／ｂｂ）の最大値（５．５）が、１．０（Ｐ．ｕ．）となるように規格化する。

そして、実施例１では、ａａの部位の流路面積を小さくし、ａａの部位に流れる空気１２の流量を低減し、ｂｂの部位に流れる空気１２の流量を増加させる。

図６に示すように、流路面積比（ａａ／ｂｂ）が、１．５以下になると、背面ダクト３１に流れる空気１２の流量は、増加する。そこで、実施例１では、効果的に背面ダクト３１を流れる空気１２の流量を増加するために、流路面積比（ａａ／ｂｂ）を１．５以下にする。

なお、実施例１では、補助発電機２は、極数は８極、固定子５のスロット数は４８であり、主発電機３は、極数は１０極、固定子７のスロット数は９０であるが、他の極数、スロット数であってもよい。

また、補助発電機２の回転子４の形状は突極形であり、主発電機３の回転子６の形状は円筒形であるが、回転子４の形状が円筒形であり、回転子６の形状が突極形であってもよく、回転子４の形状と回転子６の形状とが同一であってもよい。

次に、実施例１に記載する発電機１００における柱２０ａと柱２０ｂとの位置関係を説明する。

図７は、実施例１に記載する発電機１００における柱２０ａと柱２０ｂとの位置関係を説明する説明図である。

図７に示すように、実施例１では、補助発電機２の固定子５を支持する柱２０ａと主発電機３の固定子７を支持する柱２０ｂとを、周方向の位置（ピッチ）が同一となるように（軸方子で重なるように）、複数本（実施例１では８本）が設置される。そして、柱２０ａと柱２０ｂとは、周方向に所定の間隔（実施例１では４５°間隔）を形成して（所定のピッチで）設置される。

発電機１００において、空気１２は軸方向に流れる。空気１２は、補助発電機２の背面ダクト２１を流れた後に、主発電機３の背面ダクト３１を流れる。つまり、理想的な空気１２の流路は、空気１２の流れを妨げることなく、流入口１１から流入する空気１２を、軸方向に流し、大気に放出する。

実施例１では、柱２０ａと柱２０ｂとを、周方向の位置が同一となるように設置されるため、軸方向の空気１２の流れを妨げることがない。

このように、実施例１によれば、軸方向の空気１２の流れを妨げることがないため、背面ダクト３１の空気流量を増加させ、固定子コイル２５を積極的に冷却し、固定子コイル２５の温度を低減させ、固定子コイル２５の冷却効果を向上させることができる。

次に、実施例１に記載する発電機１００における空気１２の流入口１１と背面ダクト２１及び背面ダクト３１との位置関係を説明する。

図８は、実施例１に記載する発電機１００における空気１２の流入口１１と背面ダクト２１及び背面ダクト３１との位置関係を説明する説明図である。

図８に示すように、実施例１では、流入口１１の設置位置を、径方向において、背面ダクト２１の設置位置と同等とする。つまり、空気１２の流入口１１の径方向位置と背面ダクト２１の径方向位置とが一致する。なお、流入口１１は、フレーム１の上流側の先端部の周方向に所定幅を有して設置される。

発電機１００において、空気１２は軸方向に流れる。空気１２は、発電機１００の軸方向の端部に設置される流入口１１から流入した後に、補助発電機２の背面ダクト２１、主発電機３の背面ダクト３１を流れる。つまり、理想的な空気１２の流路は、空気１２の流れを妨げることなく、流入口１１から流入する空気１２を、軸方向に流し、大気に放出する。

このように、実施例１では、流入口１１の設置位置が、径方向において、背面ダクト２１の設置位置と同等となるように設置されるため、軸方向の空気１２の流れを妨げることがない。

このように、実施例１によれば、軸方向の空気１２の流れを妨げることがなく、軸方向の空気１２の流れが、流入口１１、背面ダクト２１、背面ダクト３１の軸方向に直線的になるため、背面ダクト３１の空気流量を増加させ、固定子コイル２５を積極的に冷却し、固定子コイル２５の温度を低減させ、固定子コイル２５の冷却効果を向上させることができる。

実施例１に記載する発電機１００は、空気１２が流入する流入口１１が設置されるフレーム１と、流入口１１から流入した空気１２により冷却される補助発電機２と、補助発電機２を冷却した空気１２により冷却され、補助発電機２と同軸に設置され、補助発電機２よりも径が大きい主発電機３と、主発電機３を冷却した空気１２が直線的に大気に放出される。

そして、補助発電機２とフレーム１との間に、径方向に複数本の柱２０ａが設置され、柱２０ａと柱２０ａとの間には、空気１２が流れる背面ダクト２１が設置され、主発電機３とフレーム１との間に、径方向に複数本の柱２０ｂが設置され、柱２０ｂと柱２０ｂとの間には、空気１２が流れる背面ダクト３１が設置される。

更に、補助発電機２の軸方向の両端部には、コイルエンド３９が突出し、主発電機３の軸方向の両端部には、コイルエンド４０が突出し、補助発電機２のコイルエンド３９と、主発電機３のコイルエンド４０とが、径方向に対向する。

これにより、実施例１によれば、補助発電機２と主発電機３とのタンデム構造であり、軸流開放型の空冷の冷却構造を有する発電機１００であっても、主発電機３の冷却性能を向上させることができる。

次に、実施例２に記載する発電機１００における図１のＤ部分と同等の部分を拡大し説明する。

図９は、実施例２に記載する発電機１００における図１のＤ部分と同等の部分を拡大し説明する説明図である。

なお、実施例２では、実施例１との相違部分について、説明する。

実施例２に記載する発電機１００は、図９に示すように、主発電機３のコイルエンド４０の上流側に、主発電機３の固定子コイル２５間を接続する渡り線４１を有する。渡り線４１は、三相交流又は並列回路数に応じて、固定子コイル２５間を接続する。

渡り線４１は、補助発電機２の固定子５を支持する柱２０ａの下流側と主発電機３のコイルエンド４０の上流側とが、軸方向に対向する空間であって、主発電機３の上流側のコイルエンド４０に設置される。

そして、実施例２では、少なくとも補助発電機２の下流側のコイルエンド３９と渡り線４１とが径方向に対向する（重なる）ように、補助発電機２と主発電機３とを設置する。つまり、補助発電機２の下流側のコイルエンド３９と主発電機３の上流側のコイルエンド４０とが径方向に対向する（重なる）ように、補助発電機２と主発電機３とを設置してもよい。

このように、実施例２では、補助発電機２の下流側のコイルエンド３９と主発電機３の上流側のコイルエンド４０とが径方向に対向し（重なり）、かつ、補助発電機２の下流側のコイルエンド３９と渡り線４１とが径方向に対向する（重なる）ように、補助発電機２と主発電機３とを設置してもよい。

また、実施例２では、補助発電機２の下流側のコイルエンド３９と主発電機３の上流側のコイルエンド４０とが径方向で対向せず（重ならず）、補助発電機２の下流側のコイルエンド３９と渡り線４１とが径方向に対向する（重なる）ように、補助発電機２と主発電機３とを設置してもよい。

これにより、補助発電機２の下流側のコイルエンド３９と主発電機４０の上流側のコイルエンド４０との間の空間（図４ＢのＡ部分の径方向の空気流路に相当）、及び、補助発電機２の固定子５を支持する柱２０ａの下流側と主発電機３のコイルエンド４０の上流側との間の空間（図４ＢのＢ部分の軸方向の空気流路に相当）を狭めることができる。

そして、回転子６側（内径側）に流れる空気流量を抑制することができ、背面ダクト３１の空気流量を増加させることができ、固定子コイル２５の温度を低減し、固定子コイル２５の冷却効果を向上させる。

これにより、実施例２によれば、補助発電機２と主発電機３とのタンデム構造であり、軸流開放型の空冷の冷却構造を有する発電機１００であっても、主発電機３の冷却性能を向上させることができる。

また、実施例２によれば、発電機１００は、空気１２の整流効果を向上させるために、新たな部品の追加や、フレーム１、補助発電機２及び主発電機３の形状を変更する必要がなく、コストの増加や生産性の低下を伴うことなく、主発電機３の冷却性能を向上させることができる。

次に、実施例３に記載する発電機１００を説明する。

図１０は、実施例３に記載する発電機１００を説明する説明図である。

なお、実施例３では、実施例１との相違部分について、説明する。

実施例３に記載する発電機１００は、主発電機３に径方向に空気１２を流すダクト（中間ダクト）４２を有する。

ダクト４２は、図１０に示すように、主発電機３の回転子６及び固定子７に設置され、主発電機３の軸方向に対して、中央位置に設置される。そして、ダクト４２は、主発電機３の上流側の回転子６及び固定子７と主発電機３の下流側の回転子６及び固定子７との間に、内径側から外径側に（径方向に）空気１２を流す間隙（間隙の軸方向の長さは、後述する仕切り板の高さになる）を形成して設置される。

なお、実施例３では、ダクト４２は、軸方向に、一段設置されるが、軸方向に複数段設置してもよい。

次に、図１０のＣ－Ｃ´の一部断面を説明する。

図１１は、図１０のＣ－Ｃ´の一部断面を説明する説明図である。

ダクト４２は、図１１に示すように、周方向に放射状に設置される仕切り板と仕切り板とにより区切られる空間である。そして、空気１２は、回転子６に設置されるアキシャルダクト３０から流入し、内径側から外径側に流れ、背面ダクト３１に流出する。これにより、主発電機３の冷却性能が向上する。

なお、回転子６のダクト４２は、つまり、仕切り板は、回転子６の回転方向（例えば、時計回り）とは逆方向（例えば、反時計回り）に一ヵ所で屈折する。また、固定子７のダクト４２も、つまり、仕切り板も、回転子６の回転方向（例えば、時計回り）とは逆方向（例えば、反時計回り）に、つまり、回転子６のダクト４２と同様の方向に、一ヵ所で屈折する。

これにより、内径側から外径側に流れる空気１２は、回転子６において、周方向に放射状に一ヵ所で屈折して流れ、固定子７において、周方向に放射状に一ヵ所で屈折して流れ、更に、主発電機３の冷却性能が向上する。

これにより、実施例３によれば、補助発電機２と主発電機３とのタンデム構造であり、軸流開放型の空冷の冷却構造を有する発電機１００であっても、主発電機３の冷却性能を向上させることができる。

なお、実施例３では、主発電機３にダクト４２を設置するが、主発電機３及び補助発電機２にダクトを設置してもよい。補助発電機２に設置するダクトも、主発電機３に設置するダクト４２と同様である。これにより、補助発電機２の冷却性能も向上する。

次に、実施例４に記載する発電機１００における固定子アキシャルダクト４３を説明する。

図１２は、実施例４に記載する発電機１００における固定子アキシャルダクト４３を説明する説明図である。

実施例４に記載する発電機１００は、主発電機３に固定子アキシャルダクト４３を有する。

固定子アキシャルダクト４３は、図１２に示すように、主発電機３の固定子７の軸方向に、設置される。そして、固定子アキシャルダクト４３は、固定子７の外径側に、周方向に複数個設置される。これにより、空気１２が固定子アキシャルダクト４３を軸方向に流れ、主発電機３の冷却性能が向上する。

また、固定子アキシャルダクト４３を設置することにより、主発電機３の背面ダクト３１の流路面積が、固定子アキシャルダクト４３の流路面積だけ、増加する。つまり、図４Ｂに示すｂｂの部位の流路面積が増加する。つまり、主発電機３の冷却性能が向上する。

また、ｂｂの部位の流路面積が増加するため、ａａの部位の流路面積が大きい場合であっても、１．５以下になる所定の流路面積比（ａａ／ｂｂ）を維持することができ、固定子アキシャルダクト４３及び背面ダクト３１の空気流量を増加させることができる。

これにより、実施例４によれば、補助発電機２と主発電機３とのタンデム構造であり、軸流開放型の空冷の冷却構造を有する発電機１００であっても、主発電機３の冷却性能を向上させることができる。

次に、本実施例に記載する発電機１００を有するダンプトラック用発電機システムを説明する。

図１３は、本実施例に記載する発電機１００を有するダンプトラック用発電機システムを説明する説明図である。

本実施例に記載するダンプトラック用発電機システム（励磁型発電機システム）は、本実施例に記載する発電機１００、電動ブロア３０１、エンジン２００、電力変換機２０１ａ、電力変換機２０１ｂ、２つの電動機３００（例えば、前輪用電動機及び後輪用電動機）、電動ブロア３０１を有する。

ダンプトラック用発電機システムは、図１３に示すように、発電機１００は、カップリング５０を介して、エンジン２００に接続される。エンジン２００を駆動することにより、発電機１００から電力を発生させる。この電力が、電力変換機２０１ａ、電力変換機２０１ｂに供給される。

電力変換機２０１ａは、電力を、ダンプトラック（車両）を駆動する電動機３００に供給し、電力変換機２０１ｂは、電力を、発電機１００を冷却するための空気１２を発生する電動ブロア３０１などの補機（アクセサリー）に供給する。

このように、本実施例に記載する発電機１００を、ダンプトラック用発電機システムに使用することにより、発電機１００の冷却性能を向上させることができ、発電機１００を小型・軽量化することができ、車両自体を小型・軽量化し、燃費を向上させることができる。

なお、本発明は下記する実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、下記する実施例は本発明を分かりやすく説明するために、具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を有するものに限定されるものではない。

また、ある実施例の構成の一部を、他の実施例の構成の一部に置換することもできる。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を追加することもできる。また、各実施例の構成の一部について、それを削除し、他の構成の一部を追加し、他の構成の一部と置換することもできる。

1…フレーム
2…補助発電機
3…主発電機
4、6…回転子
5、7…固定子
8…給電装置
9…軸受
10…シャフト
11…流入口
12…空気
13、22…回転子鉄心
14、23…固定子鉄心
15、24…界磁巻線
16、25…固定子コイル
17、26…ギャップ
18…ポールシュー
19、29…固定子楔
20a、20b…柱
21、31…背面ダクト
27…ダンパーバー
28…回転子楔
30…アキシャルダクト
39、40…コイルエンド
41…渡り線
42…ダクト
43…固定子アキシャルダクト
50…カップリング
100…発電機
200…エンジン
201a、201b…電力変換機
300…電動機
301…電動ブロア

Claims (9)

1. 冷媒が流入する流入口が設置されるフレームと、前記流入口から流入した前記冷媒により冷却される第１発電機と、前記第１発電機を冷却した前記冷媒により冷却され、前記第１発電機と同軸に設置され、前記第１発電機よりも径が大きい第２発電機と、前記第２発電機を冷却した前記冷媒が大気に放出される発電機であって、
   前記第１発電機の軸方向の両端部には、第１コイルエンドが突出し、前記第２発電機の軸方向の両端部には、第２コイルエンドが突出し、前記第１コイルエンドと、前記第２コイルエンドとが、径方向に対向することを特徴とする発電機。
2. 冷媒が流入する流入口が設置されるフレームと、前記流入口から流入した前記冷媒により冷却される第１発電機と、前記第１発電機を冷却した前記冷媒により冷却され、前記第１発電機と同軸に設置され、前記第１発電機よりも径が大きい第２発電機と、前記第２発電機を冷却した前記冷媒が大気に放出される発電機であって、
   前記第１発電機の軸方向の両端部には、第１コイルエンドが突出し、前記第２発電機の軸方向の両端部には、第２コイルエンドが突出し、前記第２コイルエンドの上流側に渡り線が設置され、少なくとも、前記第１コイルエンドと前記渡り線とが径方向に対向することを特徴とする発電機。
3. 請求項１又は請求項２に記載する発電機であって、
   前記第１発電機と前記フレームとの間に、径方向に複数本の第１固定部が設置され、前記第１固定部と前記第１固定部との間には、前記冷媒が流れる第１背面ダクトが設置され、前記第２発電機と前記フレームとの間に、径方向に複数本の第２固定部が設置され、前記第２固定部と前記第２固定部との間には、前記冷媒が流れる第２背面ダクトが設置されることを特徴とする発電機。
4. 請求項３に記載する発電機であって、
   前記第１固定部と前記第２固定部とが、周方向のピッチが同一となるように設置されることを特徴とする発電機。
5. 請求項３に記載する発電機であって、
   前記流入口の径方向位置が、前記第１背面ダクトの径方向位置と一致することを特徴とする発電機。
6. 請求項１又は請求項２に記載する発電機であって、
   前記第２発電機は、径方向に前記冷媒を流すダクトを有することを特徴とする発電機。
7. 請求項６に記載する発電機であって、
   前記第２発電機の回転子は、軸方向に前記冷媒が流れるアキシャルダクトを有することを特徴とする発電機。
8. 請求項１又は請求項２に記載する発電機であって、
   前記第２発電機の固定子は、軸方向に前記冷媒が流れるアキシャルダクトを有することを特徴とする発電機。
9. 請求項１又は請求項２に記載する発電機を有することを特徴とするダンプトラック用発電機システム。

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