JP5724301B2 - Generator cooling structure - Google Patents

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JP5724301B2 JP2010247040A JP2010247040A JP5724301B2 JP 5724301 B2 JP5724301 B2 JP 5724301B2 JP 2010247040 A JP2010247040 A JP 2010247040A JP 2010247040 A JP2010247040 A JP 2010247040A JP 5724301 B2 JP5724301 B2 JP 5724301B2
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Description

本発明は発電機の冷却構造に関し、特に風力発電用の発電機に適用して好適なものである。   The present invention relates to a generator cooling structure, and is particularly suitable when applied to a generator for wind power generation.

風力などを駆動源として利用する発電機では、設置場所や費用の問題から小型化が求められると共に、効率的な運転のためには冷却を十分に行うことが必須となっている。   Generators that use wind power or the like as a drive source are required to be downsized due to problems of installation location and cost, and are required to be sufficiently cooled for efficient operation.

回転電機(発電機や電動機)を空気冷却する技術としては、従来から各種の技術が開発されており、その例を次に説明する。   Various techniques have been developed as techniques for air-cooling rotating electrical machines (generators and motors), and examples thereof will be described below.

実開昭63−113456号公報(特許文献1:内部通風形回転電機)に示す技術は、回転電機の外部から取り込んだ空気を、回転電機の内部において軸方向に流通させて冷却をするものである。
この特許文献1では、回転電機のハウジング(ブラケット及びフレーム)内のうち、固定子及び回転子よりも通風方向の上流側に仕切板を設けることにより、固定子側通風路と回転子側通風路に区画し、個別に設置した2つの送風機により、各通風路に送風空気を個別に流通させるようにしている。これにより、ステータやロータ、更にはステータとロータとの間のギャップに空気を流し冷却を行っている。
The technology shown in Japanese Utility Model Laid-Open No. 63-113456 (Patent Document 1: Internal ventilation type rotary electric machine) cools air taken in from the outside of the rotary electric machine in an axial direction inside the rotary electric machine. is there.
In Patent Document 1, a stator side ventilation path and a rotor side ventilation path are provided by providing a partition plate upstream of the stator and the rotor in the ventilation direction in the housing (bracket and frame) of the rotating electrical machine. The blower air is individually circulated through each ventilation path by two blowers that are divided into two sections and are individually installed. As a result, cooling is performed by flowing air into the stator, the rotor, and the gap between the stator and the rotor.

特開2006−230155号公報(特許文献2:回転電機)に示す技術は、アウターロータ形の回転電機であって、中空軸に固定子鉄心を配置し、中空軸に対して回転自在に配置された回転子胴の内周側に回転子鉄心(磁極)を配置しており、回転電機の外部から取り込んだ空気を、軸方向に流通させて冷却をするものである。
この特許文献2では、回転電機の外部から取り込んだ空気を中空軸の一端から供給して中空軸の内部を流通させ、固定子鉄心及び回転子鉄心の一端面側に向けて中空軸の内部から外部に向けて空気を流通させ、固定子鉄心に軸方向に形成した鉄心通風孔や、固定子鉄心と回転子鉄心との間のギャップに空気を流通させて冷却をし、固定子鉄心及び回転鉄心の他端面側から中空軸の内部に空気を流通させ、中空軸の他端から排気するようにしている。
The technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-230155 (Patent Document 2: Rotating Electric Machine) is an outer rotor type rotating electric machine, in which a stator core is disposed on a hollow shaft and is rotatably disposed with respect to the hollow shaft. A rotor core (magnetic pole) is disposed on the inner peripheral side of the rotor body, and air taken from the outside of the rotating electrical machine is circulated in the axial direction for cooling.
In this Patent Document 2, air taken in from the outside of the rotating electrical machine is supplied from one end of the hollow shaft to circulate the inside of the hollow shaft, and from the inside of the hollow shaft toward the one end face side of the stator core and the rotor core. Air is circulated to the outside, and air is circulated through the core ventilation holes formed in the stator core in the axial direction and the gap between the stator core and the rotor core to cool the stator core and the rotor. Air is circulated into the hollow shaft from the other end surface side of the iron core and exhausted from the other end of the hollow shaft.

特開2002−354752号公報(特許文献3:電動機)に示す技術では、電動機(回転電機)のハウジング内部の空気を循環流通させて、冷却をするものである。
特許文献3では、回転軸の外周面に円筒状の第2筒体部を設け、第2筒体部の外周側に間隔をあけて第1筒体部を配置し、第1筒体部と第2筒体部を連結し、更に、第2筒体部の内周側は一端側から他端側に向かって直径を縮小するように傾斜が施されている構造となっている。このため、回転軸の回転に伴い第1筒体部が回転すると、第1筒体部の内周面に空気の渦が発生し、この渦の遠心力により空気がハウジング内にて循環流通し、これにより冷却をするようにしている。
In the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-354752 (Patent Document 3: Electric motor), air inside the housing of the electric motor (rotating electric machine) is circulated and circulated to cool.
In Patent Document 3, a cylindrical second cylindrical portion is provided on the outer peripheral surface of the rotation shaft, the first cylindrical portion is arranged at an interval on the outer peripheral side of the second cylindrical portion, and the first cylindrical portion and The second cylinder part is connected, and the inner peripheral side of the second cylinder part is inclined so that the diameter decreases from one end side to the other end side. For this reason, when the first cylindrical portion rotates with the rotation of the rotating shaft, an air vortex is generated on the inner peripheral surface of the first cylindrical portion, and the air is circulated and circulated in the housing by the centrifugal force of the vortex. In this way, cooling is performed.

ここで、風力発電用の発電機の設置状態、及び、風力発電用の従来の発電機の構造を説明する。
図7に示すように、風力発電設備では、タワー1の頂部にナセル2が設置されており、羽根3とナセル2との間に、風力発電用の発電機100が配置されている。発電機100は、羽根3から回転力を受けて回転駆動し発電を行う。
図7に示すタイプの風力発電設備では、発電機100のハウジング(フレーム及びブラケット)の外周面が、直接、外気に接触するようになっている。したがって、ハウジングの外周面やこの外周面に形成したフィン(図示省略)等により、外部からの冷却が行われる。
Here, the installation state of the generator for wind power generation and the structure of the conventional generator for wind power generation will be described.
As shown in FIG. 7, in the wind power generation facility, the nacelle 2 is installed at the top of the tower 1, and the generator 100 for wind power generation is disposed between the blades 3 and the nacelle 2. The generator 100 receives the rotational force from the blades 3 and rotates to generate power.
In the type of wind power generation facility shown in FIG. 7, the outer peripheral surface of the housing (frame and bracket) of the generator 100 is in direct contact with the outside air. Therefore, cooling from the outside is performed by the outer peripheral surface of the housing and fins (not shown) formed on the outer peripheral surface.

従来の風力発電用の発電機100は、図8に示すような構造になっており、内部からも冷却を行うようになっている。その構造を以下に説明する。   A conventional generator 100 for wind power generation has a structure as shown in FIG. 8 and is also cooled from the inside. The structure will be described below.

図8に示すように、この発電機100の回転軸芯(中央軸)の位置には、中空の支持構造体であるサポートコーン110が配置されている。このサポートコーン110には、周方向に180°ずれて、供給口111と排気口112が形成されている。供給口111及び排気口112は、サポートコーン110を開口して形成したものである。   As shown in FIG. 8, a support cone 110, which is a hollow support structure, is disposed at the position of the rotation axis (center axis) of the generator 100. The support cone 110 is provided with a supply port 111 and an exhaust port 112 that are shifted by 180 ° in the circumferential direction. The supply port 111 and the exhaust port 112 are formed by opening the support cone 110.

本例では、供給口111が上側、排気口112が下側に形成されているが、供給口111と排気口112が対極する位置にあれば(例えば周方向に180°ずれている位置にあれば)、どのような配置状態になっていてもよい。   In this example, the supply port 111 is formed on the upper side and the exhaust port 112 is formed on the lower side. However, if the supply port 111 and the exhaust port 112 are at opposite positions (for example, at a position shifted by 180 ° in the circumferential direction). Or any other arrangement state.

ハウジング120は、フレーム121と、両側のブラケット122,123により構成されている。このハウジング120では、ブラケット123の内周側がサポートコーン110の外周面に固定・設置されている。
本例ではブラケット122側に羽根3(図7参照)が位置し、ブラケット123側にナセル2(図7参照)が位置する状態で、発電機100が配置される。このため外気は矢印αのように流れる。
The housing 120 includes a frame 121 and brackets 122 and 123 on both sides. In the housing 120, the inner peripheral side of the bracket 123 is fixed and installed on the outer peripheral surface of the support cone 110.
In this example, the generator 100 is arranged in a state where the blade 3 (see FIG. 7) is located on the bracket 122 side and the nacelle 2 (see FIG. 7) is located on the bracket 123 side. For this reason, the outside air flows as shown by an arrow α.

サポートコーン110の外周面とハウジング120の内周面とで囲まれた空間には、ロータ130及びステータ140が配置されている。   A rotor 130 and a stator 140 are disposed in a space surrounded by the outer peripheral surface of the support cone 110 and the inner peripheral surface of the housing 120.

ロータ130は、円筒状に形成されており、サポートコーン110の径方向外周側に位置して、サポートコーン110に対して同心状に配置されている。ロータ130の外周面には永久磁石(図示省略)が貼付されている。   The rotor 130 is formed in a cylindrical shape, is located on the radially outer peripheral side of the support cone 110, and is arranged concentrically with respect to the support cone 110. A permanent magnet (not shown) is attached to the outer peripheral surface of the rotor 130.

サポートコーン110の外周面とロータ130の内周面との間には、リング状の板材であるロータ支持板131が配置されている。ロータ支持板131は、その内周側が軸受132を介してサポートコーン110により回転自在に支持されており、その外周側がロータ130の内周面に固定されている。
ロータ支持板131には、このロータ支持板131を軸方向に貫通する複数の空気流通孔133が形成されている。
Between the outer peripheral surface of the support cone 110 and the inner peripheral surface of the rotor 130, a rotor support plate 131, which is a ring-shaped plate material, is disposed. The rotor support plate 131 has an inner peripheral side rotatably supported by a support cone 110 via a bearing 132, and an outer peripheral side fixed to the inner peripheral surface of the rotor 130.
The rotor support plate 131 is formed with a plurality of air circulation holes 133 that penetrate the rotor support plate 131 in the axial direction.

羽根3(図7参照)の回転力は、回転伝達機構135を介して、ロータ支持板131に伝達され、ロータ支持板131と共にロータ130が回転するようになっている。
なお、回転伝達機構135は、軸受136を介してサポートコーン110に対して回転自在に支持されている。また回転伝達機構135の外周面とフレーム122の内周面との間には、ラビリンスシール137が形成されている。
The rotational force of the blade 3 (see FIG. 7) is transmitted to the rotor support plate 131 via the rotation transmission mechanism 135 so that the rotor 130 rotates together with the rotor support plate 131.
The rotation transmission mechanism 135 is rotatably supported with respect to the support cone 110 via a bearing 136. A labyrinth seal 137 is formed between the outer peripheral surface of the rotation transmission mechanism 135 and the inner peripheral surface of the frame 122.

ステータ140はフレーム121の内周面に配置されており、ロータ130に対向している。
ステータ140のステータコア141には、固定子コイル142が配置されている。ステータコア141には、軸方向に貫通する冷却用の通風孔143が形成されている。
The stator 140 is disposed on the inner peripheral surface of the frame 121 and faces the rotor 130.
A stator coil 142 is disposed on the stator core 141 of the stator 140. The stator core 141 is formed with a cooling air hole 143 penetrating in the axial direction.

タワー1やナセル2の内部空間の位置から、サポートコーン110の内部空間を通って、供給口111の位置にまで、供給ダクト(図示省略)が配置されている。
この供給ダクトを介して、タワー1やナセル2内の空気、つまり、外気とは隔絶された空気が、供給ダクトを介して供給口111に供給されて、供給口111からハウジング120内の空間に送り出される。
A supply duct (not shown) is disposed from the position of the internal space of the tower 1 and the nacelle 2 to the position of the supply port 111 through the internal space of the support cone 110.
Via this supply duct, the air in the tower 1 and the nacelle 2, that is, the air isolated from the outside air, is supplied to the supply port 111 through the supply duct, and enters the space in the housing 120 from the supply port 111. Sent out.

また、排気口112の位置から、サポートコーン110の内部空間を通って、タワー1やナセル2の内部空間の位置にまで、排気ダクト(図示省略)が配置されている。
ハウジング120内の空気は、排気口112から吸い込まれて、排気ダクトを介して、タワー1やナセル2の内部空間に送られる。
An exhaust duct (not shown) is disposed from the position of the exhaust port 112 to the position of the internal space of the tower 1 and the nacelle 2 through the internal space of the support cone 110.
The air in the housing 120 is sucked from the exhaust port 112 and sent to the internal space of the tower 1 and the nacelle 2 through the exhaust duct.

供給口111からハウジング120内の空間に送り出された空気a1は、サポートコーン110の外周面とロータ130の内周面との間の空間に出てから、ブラケット123側に流れる空気a2と、空気流通孔133を通ってブラケット122側に流れる空気a3に分かれて流れる。このような空気a1,a2,a3により、ロータ130やステータ140が空気冷却される。
空気冷却をして温度上昇した空気a4は、排気口112から吸い込まれて、タワー1やナセル2内に排気される。
The air a1 sent from the supply port 111 to the space in the housing 120 flows into the space between the outer peripheral surface of the support cone 110 and the inner peripheral surface of the rotor 130, and then flows to the bracket 123 side. The air a3 flows through the flow hole 133 toward the bracket 122 and flows separately. The rotor 130 and the stator 140 are air-cooled by such air a1, a2, a3.
The air a <b> 4 whose temperature has increased due to air cooling is sucked from the exhaust port 112 and exhausted into the tower 1 and the nacelle 2.

このように、タワー1やナセル2内の空気、つまり、外気とは隔絶された空気を、循環流通させて発電機100を内部から空気冷却している。
外気とは隔絶された空気を用いて空気冷却しているため、モータ120を沿岸部(海岸部)に設置したとしても、潮風が発電機100の内部に浸入することはなく、塩害を受けることはない。
In this way, the air in the tower 1 and the nacelle 2, that is, the air isolated from the outside air is circulated and circulated to cool the generator 100 from the inside.
Since air is cooled using air isolated from the outside air, even if the motor 120 is installed in the coastal area (coastal area), the sea breeze does not enter the generator 100 and suffers from salt damage. There is no.

実開昭63−113456Japanese Utility Model Sho 63-113456 特開2006−230155JP 2006-230155 A 特開2002−354752JP2002-347552

特許文献1(実開昭63−113456号公報)などに示すように、一般的に回転電機では、回転電機の外部から冷却用の空気を回転電機の内部に取り込み、コア周辺の冷却を行っている。
しかし、風力発電機などは沿岸部(海岸部)に設置されることが多いため、潮風による腐食の対策が必要であり、外部の空気を内部に取り込むことは避けたい。
また特許文献1に示す構造では、軸方向の一端側に冷却用空気の取り込みのための空間が必要であると共に、軸方向の他端側に冷却用空気の排出のための空間が必要であるため、軸方向の長さが長くなり、回転電機の軸方向の長さが長くなるという問題があった。
As shown in Patent Document 1 (Japanese Utility Model Publication No. 63-113456) and the like, generally in a rotating electrical machine, cooling air is taken into the rotating electrical machine from the outside of the rotating electrical machine, and cooling around the core is performed. Yes.
However, since wind power generators are often installed on the coastal area (coastal area), countermeasures against corrosion caused by sea breezes are necessary, and it is desirable to avoid taking in external air.
In the structure shown in Patent Document 1, a space for taking in cooling air is required on one end side in the axial direction, and a space for discharging cooling air is required on the other end side in the axial direction. Therefore, there has been a problem that the axial length becomes long and the axial length of the rotating electrical machine becomes long.

特許文献2(特開2006−230155号公報)に示す回転電機では、中空軸を通した空気を使用しているが、軸方向の流れを基本としているため、軸の前後に空間が必要であり、軸方向の長さが長くなり回転電機全体の寸法が大きくなるという問題があった。   In the rotating electrical machine shown in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-230155), air passing through a hollow shaft is used. However, since the flow is based on the axial direction, a space is required before and after the shaft. There has been a problem that the axial length becomes long and the dimensions of the entire rotating electrical machine become large.

特許文献3(特開2002−354752号公報)に示す回転電機では、回転機の内部の空気を循環するのみであるため、冷却能力が高く求められる装置への適用ができる冷却構造ではなかった。   The rotating electrical machine shown in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-354752) only circulates the air inside the rotating machine, and thus is not a cooling structure that can be applied to a device that requires a high cooling capacity.

図8に示す発電機100では、供給口111から送り出された空気a1は、ブラケット123側に流れる空気a2と、空気流通孔133を通ってブラケット122側に流れる空気a3に分かれて流れる。
このため、ロータ130とステータ140との間のギャップや、ステータ140に形成した冷却用の通風孔143に効率的に冷却用の空気を流すことができず、冷却効率が低かった。
In the generator 100 shown in FIG. 8, the air a <b> 1 sent out from the supply port 111 flows separately into an air a <b> 2 flowing to the bracket 123 side and an air a <b> 3 flowing to the bracket 122 side through the air circulation hole 133.
For this reason, the cooling air cannot be efficiently passed through the gap between the rotor 130 and the stator 140 or the cooling ventilation hole 143 formed in the stator 140, and the cooling efficiency is low.

本発明は、上記従来技術に鑑み、軸方向寸法を短くしつつ効果的に冷却をすることができる、発電機の冷却構造を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a generator cooling structure capable of effectively cooling while shortening the axial dimension.

上記課題を解決する本発明の構成は、
中空のサポートコーンと、
円筒状に形成されており、前記サポートコーンに対して同心状で径方向外周側に配置されたロータと、
フレームとブラケットから構成されており、前記ロータを取り囲む状態で、前記サポートコーンの外周面に固定設置されたハウジングと、
前記フレームの内周面に配置されて、前記ロータと対向するステータと、
内周側は軸受を介して前記サポートコーンにより回転自在に支持されると共に、外周側が前記ロータの内周面に固定され、更に、軸方向に貫通する複数の空気流通孔が形成されたロータ支持板と、
前記サポートコーンに開口して形成されており、前記サポートコーンの内部空間を介して供給されてくる、外気とは隔絶された空気を、前記ハウジング内の空間に送り出す供給口と、
前記サポートコーンに開口して形成されており、前記ハウジング内の空気を吸い込む排気口と、
を有する発電機において、
前記供給口と前記排気口は、前記サポートコーンの周方向に沿いずれた位置に形成されており、
空間を介して前記供給口を覆うと共に、前記ブラケットのうち一方のブラケット側に吹出口を形成した覆い部材と、
前記サポートコーンの外周面と前記ロータの内周面との間の空間を、前記覆い部材で囲まれると共に前記供給口が臨む空間と、前記排気口が臨む残りの空間とに区画する区画部材と、
を備えたことを特徴とする。
The configuration of the present invention for solving the above problems is as follows.
With a hollow support cone,
A rotor formed in a cylindrical shape, concentrically with respect to the support cone and disposed on the radially outer peripheral side;
A housing composed of a frame and a bracket, in a state of surrounding the rotor, and fixedly installed on the outer peripheral surface of the support cone;
A stator disposed on an inner peripheral surface of the frame and facing the rotor;
A rotor support in which an inner peripheral side is rotatably supported by the support cone via a bearing, an outer peripheral side is fixed to the inner peripheral surface of the rotor, and a plurality of air circulation holes penetrating in the axial direction is formed. The board,
A supply port that is formed to open to the support cone and that is supplied through the internal space of the support cone and that feeds air isolated from the outside air to the space in the housing;
An opening formed in the support cone, and an exhaust port for sucking air in the housing;
In a generator having
The supply port and the exhaust port are formed at positions along the circumferential direction of the support cone,
A cover member that covers the supply port through a space and has a blowout port formed on one of the brackets,
A partition member that divides a space between the outer peripheral surface of the support cone and the inner peripheral surface of the rotor into a space surrounded by the cover member and facing the supply port, and a remaining space facing the exhaust port; ,
It is provided with.

また本発明の構成は、前記ステータには、軸方向に貫通する通風孔が形成されていることを特徴とする。 The structure of the present invention is characterized in that a ventilation hole penetrating in the axial direction is formed in the stator .

本発明によれば、サポートコーンとロータとの間の空間を、仕切板や覆い部材及び区画部材により仕切ることにより、供給口から送り出された空気をハウジング内の軸方向の一方に送給し、この空気を軸方向に流し、その後に排気口か排気することができるため、軸方向に流通する空気により確実に冷却をすることができる。   According to the present invention, by dividing the space between the support cone and the rotor by the partition plate, the cover member, and the partition member, the air fed from the supply port is fed to one of the axial directions in the housing, Since this air can be flowed in the axial direction and then exhausted from the exhaust port, it can be reliably cooled by the air flowing in the axial direction.

またサポートコーンに供給口と排気口を形成する構成となっているため、軸方向寸法を短くして発電機全体を小型化することができる。   Moreover, since it has the structure which forms a supply port and an exhaust port in a support cone, the axial direction dimension can be shortened and the whole generator can be reduced in size.

本発明の実施例1に係る風力発電用の発電機を示す構成図。The block diagram which shows the generator for wind power generation concerning Example 1 of this invention. 本発明の実施例2に係る風力発電用の発電機を示す構成図。The block diagram which shows the generator for wind power generation concerning Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る風力発電用の発電機を示す構成図。The block diagram which shows the generator for wind power generation concerning Example 3 of this invention. 実施例3で用いる覆い部材を示す斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing a covering member used in Example 3. 実施例3で用いる覆い部材,区画部材,サポートコーンを示す正面図。The front view which shows the covering member, partition member, and support cone which are used in Example 3. FIG. 実施例3で用いる覆い部材,区画部材,サポートコーンを示す断面図。Sectional drawing which shows the cover member, division member, and support cone which are used in Example 3. FIG. 発電設備を示す構成図。The block diagram which shows electric power generation equipment. 従来の風力発電用の発電機を示す構成図。The block diagram which shows the generator for the conventional wind power generation.

以下、本発明を実施するための形態について、実施例に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the form for carrying out the present invention is explained in detail based on an example.

図1は本発明の実施例に係る、風力発電用の発電機200を示す。なお図1では中心軸の上半分の部分のみを示している。   FIG. 1 shows a generator 200 for wind power generation according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, only the upper half of the central axis is shown.

図1に示すように、この発電機200の回転軸芯(中央軸)の位置には、中空の支持構造体であるサポートコーン210が配置されている。このサポートコーン210には、軸方向に沿いずれた位置に、供給口211と排気口212が形成されている。供給口211及び排気口212は、サポートコーン210を開口して形成したものである。   As shown in FIG. 1, a support cone 210, which is a hollow support structure, is disposed at the position of the rotational axis (center axis) of the generator 200. A supply port 211 and an exhaust port 212 are formed in the support cone 210 at positions along the axial direction. The supply port 211 and the exhaust port 212 are formed by opening the support cone 210.

本例では、供給口211及び排気口212が上側に形成されているが、供給口211と排気口212が軸方向に沿いずれていれば、周方向に沿う他の位置に形成してもよい。
なお供給口211及び排気口212は、周方向に沿い例えば90°開口している。
In this example, the supply port 211 and the exhaust port 212 are formed on the upper side. However, as long as the supply port 211 and the exhaust port 212 are along the axial direction, they may be formed at other positions along the circumferential direction. .
The supply port 211 and the exhaust port 212 are opened, for example, 90 ° along the circumferential direction.

ハウジング220は、フレーム221と、両側のブラケット222,223により構成されている。このハウジング220では、ブラケット223の内周側がサポートコーン210の外周面に固定・設置されている。
本例ではブラケット222側に羽根(図7参照)が位置し、ブラケット223側にナセル(図7参照)が位置する状態で、発電機200が配置される。このため外気は矢印αのように流れる。
The housing 220 includes a frame 221 and brackets 222 and 223 on both sides. In the housing 220, the inner peripheral side of the bracket 223 is fixed and installed on the outer peripheral surface of the support cone 210.
In this example, the generator 200 is arranged in a state where the blades (see FIG. 7) are located on the bracket 222 side and the nacelle (see FIG. 7) is located on the bracket 223 side. For this reason, the outside air flows as shown by an arrow α.

サポートコーン210の外周面とハウジング220の内周面とで囲まれた空間には、ロータ230及びステータ240が配置されている。つまり、ハウジング220は、ロータ230及びステータ240を取り囲む状態で、サポートコーン210に固定設置されている。   A rotor 230 and a stator 240 are disposed in a space surrounded by the outer peripheral surface of the support cone 210 and the inner peripheral surface of the housing 220. That is, the housing 220 is fixedly installed on the support cone 210 so as to surround the rotor 230 and the stator 240.

ロータ230は、円筒状に形成されており、サポートコーン210の径方向外周側に位置して、サポートコーン210に対して同心状に配置されている。ロータ230の外周面には永久磁石(図示省略)が貼付されている。   The rotor 230 is formed in a cylindrical shape, is located on the radially outer peripheral side of the support cone 210, and is arranged concentrically with respect to the support cone 210. A permanent magnet (not shown) is attached to the outer peripheral surface of the rotor 230.

サポートコーン210の外周面とロータ230の内周面との間には、リング状の板材であるロータ支持板231が配置されている。ロータ支持板231は、その内周側が軸受232を介してサポートコーン210により回転自在に支持されており、その外周側がロータ230の内周面に固定されている。
ロータ支持板231には、このロータ支持板231を軸方向に貫通する複数の空気流通孔233が形成されている。
Between the outer peripheral surface of the support cone 210 and the inner peripheral surface of the rotor 230, a rotor support plate 231 that is a ring-shaped plate material is disposed. The rotor support plate 231 is rotatably supported at its inner peripheral side by a support cone 210 via a bearing 232, and its outer peripheral side is fixed to the inner peripheral surface of the rotor 230.
The rotor support plate 231 is formed with a plurality of air flow holes 233 that penetrate the rotor support plate 231 in the axial direction.

羽根3(図7参照)の回転力は、回転伝達機構235を介して、ロータ支持板231に伝達され、ロータ支持板231と共にロータ230が回転するようになっている。
なお、回転伝達機構235は、軸受236を介してサポートコーン210に対して回転自在に支持されている。また回転伝達機構235の外周面とフレーム222の内周面との間には、ラビリンスシール237が形成されている。
The rotational force of the blade 3 (see FIG. 7) is transmitted to the rotor support plate 231 via the rotation transmission mechanism 235, and the rotor 230 rotates together with the rotor support plate 231.
The rotation transmission mechanism 235 is rotatably supported with respect to the support cone 210 via a bearing 236. A labyrinth seal 237 is formed between the outer peripheral surface of the rotation transmission mechanism 235 and the inner peripheral surface of the frame 222.

ステータ240はフレーム221の内周面に配置されており、ロータ230に対向している。
ステータ240のステータコア241には、固定子コイル242が配置されている。ステータコア241には、軸方向に貫通する冷却用の通風孔243が形成されている。
The stator 240 is disposed on the inner peripheral surface of the frame 221 and faces the rotor 230.
A stator coil 242 is disposed on the stator core 241 of the stator 240. The stator core 241 is formed with cooling ventilation holes 243 penetrating in the axial direction.

タワーやナセルの内部空間の位置から、サポートコーン210の内部空間を通って、供給口211の位置にまで、供給ダクト(図示省略)が配置されている。
この供給ダクトを介して、タワーやナセル内の空気、つまり、外気とは隔絶された空気が、供給ダクトを介して供給口211に供給されて、供給口211からハウジング220内の空間に送り出される。
A supply duct (not shown) is arranged from the position of the internal space of the tower or nacelle to the position of the supply port 211 through the internal space of the support cone 210.
Through this supply duct, air in the tower or nacelle, that is, air isolated from outside air is supplied to the supply port 211 through the supply duct and sent out from the supply port 211 to the space in the housing 220. .

また、排気口212の位置から、サポートコーン210の内部空間を通って、タワーやナセルの内部空間の位置にまで、排気ダクト(図示省略)が配置されている。
ハウジング220内の空気は、排気口212から吸い込まれて、排気ダクトを介して、タワーやナセルの内部空間に送られる。
Further, an exhaust duct (not shown) is disposed from the position of the exhaust port 212 to the position of the internal space of the tower or nacelle through the internal space of the support cone 210.
Air in the housing 220 is sucked from the exhaust port 212 and sent to the internal space of the tower or nacelle through the exhaust duct.

更に本実施例1では、サポートコーン210の軸方向に関して、供給口211と排気口212の間の位置に、リング状の板材である仕切板250が配置されている。仕切板250は、その内周側がサポートコーン210の外周面に固定設置されており、その外周面はロータ130の内周面との間で僅かな隙間が開けられている。
このように仕切板250を配置したため、サポートコーン210の外周面とロータ230の内周面との間の空間は、仕切板250により、供給口211側(ブラケット223側)の空間と、排気口212側(ブラケット222側)の空間とに仕切られる。
Further, in the first embodiment, a partition plate 250 that is a ring-shaped plate material is disposed at a position between the supply port 211 and the exhaust port 212 with respect to the axial direction of the support cone 210. The inner peripheral side of the partition plate 250 is fixedly installed on the outer peripheral surface of the support cone 210, and a slight gap is formed between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the rotor 130.
Since the partition plate 250 is thus arranged, the space between the outer peripheral surface of the support cone 210 and the inner peripheral surface of the rotor 230 is separated from the space on the supply port 211 side (the bracket 223 side) and the exhaust port by the partition plate 250. It is partitioned into a space on the 212 side (the bracket 222 side).

サポートコーン210の外周面とロータ230の内周面との間の空間が、仕切板250により仕切られているため、供給口211から送り出された空気b1は、サポートコーン210の外周面とロータ230の内周面と仕切板250とで囲まれた空間に出た後、ブラケット223側に向かって流れつつ外周側に向かって流れる空気b2となる。
外周側に達した後は、ロータ230とステータ240との間のギャップ、及び、通風孔243を軸方向に流れる空気b3となる。
ブラケット222側に達した後は、外周側から内周側に向かって流れる空気b4となる。
内周側に達した後は、空気流通孔233を介して、サポートコーン210の外周面とロータ230の内周面と仕切板250とロータ支持板231とで囲まれた空間に流れる空気b5となる。
そして、空気b5は、排気口212に吸い込まれる空気b6となる。空気冷却をして温度上昇した空気b6は、排気口212から吸い込まれて、タワーやナセル内に排気される。
Since the space between the outer peripheral surface of the support cone 210 and the inner peripheral surface of the rotor 230 is partitioned by the partition plate 250, the air b1 sent out from the supply port 211 is separated from the outer peripheral surface of the support cone 210 and the rotor 230. The air b2 flows toward the outer peripheral side while flowing toward the bracket 223 side after exiting into the space surrounded by the inner peripheral surface and the partition plate 250.
After reaching the outer peripheral side, the air b3 flows in the gap between the rotor 230 and the stator 240 and the air hole 243 in the axial direction.
After reaching the bracket 222 side, the air b4 flows from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
After reaching the inner peripheral side, the air b5 flowing into the space surrounded by the outer peripheral surface of the support cone 210, the inner peripheral surface of the rotor 230, the partition plate 250, and the rotor support plate 231 through the air circulation hole 233; Become.
The air b5 becomes air b6 sucked into the exhaust port 212. The air b6 that has risen in temperature due to air cooling is sucked from the exhaust port 212 and exhausted into the tower or nacelle.

本実施例1では、空気b3が、ロータ230とステータ240との間のギャップ、及び、通風孔243を軸方向に強制的に流れるため、発熱の大きなロータ230及びステータ240を確実に冷却することができる。   In the first embodiment, since the air b3 forcibly flows in the gap between the rotor 230 and the stator 240 and the ventilation hole 243 in the axial direction, the rotor 230 and the stator 240 generating a large amount of heat are reliably cooled. Can do.

なお、ハウジング220内において内部空気による冷却は、供給口211に近い側、つまり外気の流れ方向αに関して下流側の方が、上流側に比べて冷却効果が高くなっている。
しかし、外気による外部空気による冷却は、外気の流れ方向αに関して上流側の方が、下流側に比べて冷却効果が高くなっている。
このように、内部空気による冷却と、外気による外部空気による冷却とが、相互に補間しあって、全体として均一で効果的な冷却を行うことができる。
In the housing 220, the cooling by the internal air has a higher cooling effect on the side closer to the supply port 211, that is, on the downstream side with respect to the flow direction α of the outside air than on the upstream side.
However, the cooling by the outside air by the outside air has a higher cooling effect on the upstream side than the downstream side in the flow direction α of the outside air.
As described above, the cooling by the internal air and the cooling by the external air by the outside air are interpolated with each other, so that uniform and effective cooling can be performed as a whole.

更に本実施例1では次のような効果を奏する。
(1)タワーやナセル内の空気、つまり、外気とは隔絶された空気を、発電機200内に循環流通させて空気冷却しているため、モータ220を沿岸部(海岸部)に設置したとしても、潮風が発電機200の内部に浸入することはなく、塩害などによる腐食を受けることはない。
(2)サポートコーン210に供給口211及び排気口212を形成したため、サポートコーン210の軸方向の前後に特別な空間をとる必要がなく、軸方向寸法が小さくでき、全体的に小型の発電機200とすることができる。
Further, the first embodiment has the following effects.
(1) Since the air in the tower and nacelle, that is, the air isolated from the outside air is circulated and circulated in the generator 200 to cool the air, the motor 220 is installed in the coastal area (coastal area). However, the sea breeze does not enter the generator 200 and is not corroded by salt damage.
(2) Since the supply port 211 and the exhaust port 212 are formed in the support cone 210, it is not necessary to take a special space before and after the support cone 210 in the axial direction, the axial dimension can be reduced, and the generator is small overall. 200.

次に本発明の実施例2に係る発電機200Aを図2に示す。
実施例2の発電機200Aでは、仕切板250にリブ251を取り付けている。リブ251はサポートコーン210に対して同心状に配置されると共に、傾斜面251aを有している。
傾斜面251aは、供給口211に対して斜めになった状態で対向し、且つ、供給口211側のブラケット223に対して斜めになった状態で対向している。
他の部分の構成は、図1に示す実施例1と同様である。
Next, a generator 200A according to Embodiment 2 of the present invention is shown in FIG.
In the generator 200 </ b> A of the second embodiment, ribs 251 are attached to the partition plate 250. The rib 251 is disposed concentrically with the support cone 210 and has an inclined surface 251a.
The inclined surface 251a faces the supply port 211 in an inclined state and faces the bracket 223 on the supply port 211 side in an inclined state.
The configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

実施例2では、供給口211からハウジング220内に送り出された空気b1は、リブ251の傾斜面251aにより流通方向が変化して、軸方向に沿いブラケット223に向かって強く流れる空気b2となる。
このため、ハウジング220の内部空間のうち、外気の流れ方向αに関して下流側、つまりブラケット223側の空間の空気圧力が高くなる。
この結果、ロータ230とステータ240との間のギャップ、及び、通風孔243を軸方向に流れる空気b3の空気量が増し、冷却効率が高くなる。したがって発熱の大きなロータ230やステータ240を、より効率的に冷却することができる。
In the second embodiment, the air b <b> 1 sent out from the supply port 211 into the housing 220 is changed into the flow direction by the inclined surface 251 a of the rib 251, and becomes air b <b> 2 that flows strongly toward the bracket 223 along the axial direction.
For this reason, in the internal space of the housing 220, the air pressure in the downstream side, that is, the space on the bracket 223 side in the flow direction α of the outside air increases.
As a result, the gap between the rotor 230 and the stator 240 and the amount of air b3 flowing in the axial direction through the ventilation hole 243 increase, and the cooling efficiency increases. Therefore, the rotor 230 and the stator 240 that generate large amounts of heat can be cooled more efficiently.

また実施例2においても、実施例1で得られるのと同様な効果を奏することは言うまでもない。   Needless to say, the same effects as those obtained in the first embodiment are obtained in the second embodiment.

次に本発明の実施例3に係る発電機200Bを、図3〜図6を参照して説明する。
図3に示すように、実施例3の発電機200Bのサポートコーン210には、周方向に沿いずれた位置に、供給口211aと排気口212aが形成されている。供給口211a及び排気口212aは、サポートコーン210を開口して形成したものである。
なお供給口211a及び排気口212aは、周方向に沿い例えば90°開口している。
Next, a generator 200B according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3, the support cone 210 of the generator 200B of the third embodiment has a supply port 211a and an exhaust port 212a formed at positions along the circumferential direction. The supply port 211a and the exhaust port 212a are formed by opening the support cone 210.
The supply port 211a and the exhaust port 212a are opened, for example, 90 ° along the circumferential direction.

本例では、供給口211aが上側、排気口212aが下側に形成されているが、供給口211aと排気口212aが対極する位置にあれば(例えば周方向に180°ずれている位置にあれば)、どのような配置状態になっていてもよい。   In this example, the supply port 211a is formed on the upper side and the exhaust port 212a is formed on the lower side. However, if the supply port 211a and the exhaust port 212a are at opposite positions (for example, at a position shifted by 180 ° in the circumferential direction). Or any other arrangement state.

上記の実施例1,2と同様に、タワーやナセルの内部空間の位置から、サポートコーン210の内部空間を通って、供給口211aの位置にまで、供給ダクト(図示省略)が配置されている。
また、排気口212aの位置から、サポートコーン210の内部空間を通って、タワーやナセルの内部空間の位置にまで、排気ダクト(図示省略)が配置されている。
As in the first and second embodiments, a supply duct (not shown) is arranged from the position of the internal space of the tower or nacelle to the position of the supply port 211a through the internal space of the support cone 210. .
Further, an exhaust duct (not shown) is arranged from the position of the exhaust port 212a through the internal space of the support cone 210 to the position of the internal space of the tower or nacelle.

覆い部材260は、サポートコーン210の外周面に固定設置されており、空間を介して供給口211aを外周側から覆うと共に、ブラケット223aに向かう方向に吹出口260aを形成している。
図4は、この覆い部材260を抽出して示す斜視図である。図4に示すように、本実施例では、覆い部材260は周方向に関して180°の範囲にわたって湾曲した構成部材である。
The covering member 260 is fixedly installed on the outer peripheral surface of the support cone 210, covers the supply port 211a from the outer peripheral side through a space, and forms an outlet 260a in a direction toward the bracket 223a.
FIG. 4 is a perspective view showing the cover member 260 extracted. As shown in FIG. 4, in this embodiment, the covering member 260 is a component member that is curved over a range of 180 ° with respect to the circumferential direction.

半円弧状の区画部材261は、サポートコーン110の外周面に固定設置されている。
この半円弧状の区画部材261の周方向の配置位置は、サポートコーン110の周面のうち、覆い部材260が配置されていない、残りの範囲(180°の範囲)である。
半円弧状の区画部材261の軸方向の配置位置は、覆い部材260の右端部分(ブラケット223側の部分)に対応した位置である。
図5は、サポートコーン210と、覆い部材260と、半円弧状の区画部材261の組み付け状態を正面側から示している。
The semicircular arc-shaped partition member 261 is fixedly installed on the outer peripheral surface of the support cone 110.
The arrangement position of the semicircular arc-shaped partition member 261 in the circumferential direction is the remaining range (180 ° range) where the cover member 260 is not arranged on the peripheral surface of the support cone 110.
The arrangement position of the semicircular arc-shaped partition member 261 in the axial direction is a position corresponding to the right end portion (portion on the bracket 223 side) of the covering member 260.
FIG. 5 shows the assembled state of the support cone 210, the cover member 260, and the semicircular arc-shaped partition member 261 from the front side.

リング状の区画部材262は、その内周面のうち180°の範囲が覆い部材260の外周面に固定されており、その内周面のうち残りの180°の範囲が区画部材261の外周面に固定されている。そして、リング状の区画部材262の外周面は、ロータ230の内周面との間で僅かな隙間が開けられている。
図6は、図3のVI−VI断面のうち、サポートコーン210と、覆い部材260と、区画部材261と、区画部材262のみを示している。
The ring-shaped partition member 262 is fixed to the outer peripheral surface of the covering member 260 in the 180 ° range of the inner peripheral surface, and the remaining 180 ° range of the inner peripheral surface is the outer peripheral surface of the partition member 261. It is fixed to. A slight gap is formed between the outer peripheral surface of the ring-shaped partition member 262 and the inner peripheral surface of the rotor 230 .
6 shows only the support cone 210, the covering member 260, the partition member 261, and the partition member 262 in the VI-VI cross section of FIG.

このように区画部材261と区画部材262を配置しているため、サポートコーン210の外周面とロータ230の内周面との間の空間は、覆い部材260で囲まれると共に供給口211aが臨む空間と、排気口212aが臨む残りの空間とに区画される。   Since the partition member 261 and the partition member 262 are arranged in this manner, the space between the outer peripheral surface of the support cone 210 and the inner peripheral surface of the rotor 230 is surrounded by the cover member 260 and the space where the supply port 211a faces. And the remaining space facing the exhaust port 212a.

他の部分の構成は、図1に示す実施例1と同様である。   The configuration of the other parts is the same as that of the first embodiment shown in FIG.

実施例3では、供給口211aから送り出された空気c1は、覆い部材260で覆われた空間に出た後、吹出口260aからブラケット223側に向かって強い流速となって吹き出される空気c2−1となる。このようにして強く吹き出された空気c2−2はブラケット223に衝突して外周側に向かって流れる空気c2−2となる。
外周側に達した後は、ロータ230とステータ240との間のギャップ、及び、通風孔243を軸方向に流れる空気c3となる。
ブラケット222側に達した後は、外周側から内周側に向かって流れる空気c4となる。
内周側に達した後は、空気流通孔233を介して、サポートコーン210の外周面とロータ230の内周面とロータ支持板231と覆い部材260と区画部材261,262で囲まれた空間に流れる空気c5となる。
そして、空気c5は、排気口212aに吸い込まれる空気c6となる。空気冷却をして温度上昇した空気c6は、排気口212aから吸い込まれて、タワーやナセル内に排気される。
In Example 3, the air c <b> 1 sent out from the supply port 211 a goes out to the space covered with the covering member 260, and then blows out at a strong flow rate from the outlet 260 a toward the bracket 223 side. 1 The air c2-2 blown out in this manner collides with the bracket 223 to become air c2-2 that flows toward the outer peripheral side.
After reaching the outer peripheral side, the gap between the rotor 230 and the stator 240 and the air c3 flowing in the axial direction through the ventilation hole 243 are obtained.
After reaching the bracket 222 side, the air c4 flows from the outer peripheral side toward the inner peripheral side.
After reaching the inner peripheral side, the space surrounded by the outer peripheral surface of the support cone 210, the inner peripheral surface of the rotor 230, the rotor support plate 231, the covering member 260, and the partition members 261 and 262 through the air circulation hole 233. It becomes the air c5 which flows into.
The air c5 becomes air c6 sucked into the exhaust port 212a. The air c6 that has risen in temperature due to air cooling is sucked from the exhaust port 212a and exhausted into the tower or nacelle.

本実施例3では、空気c3が、ロータ230とステータ240との間のギャップ、及び、通風孔243を軸方向に強制的に流れるため、発熱の大きなロータ230及びステータ240を確実に冷却することができる。
しかも、吹出口260aから強い流速となって空気が吹き出されるため、全体的に冷却効率が高まる。
In the third embodiment, the air c3 forcibly flows in the gap between the rotor 230 and the stator 240 and the ventilation hole 243 in the axial direction, so that the rotor 230 and the stator 240 generating a large amount of heat are reliably cooled. Can do.
In addition, since air is blown out from the outlet 260a at a strong flow rate, the cooling efficiency is improved as a whole.

更に本実施例3では、サポートコーン210の周方向に沿いずれた位置に、供給口211aと排気口212aを形成しているため、サポートコーン210の軸方向寸法を小さくすることができ、発電機200B全体として軸方向寸法を小さくすることができる。   Furthermore, in the third embodiment, since the supply port 211a and the exhaust port 212a are formed at positions along the circumferential direction of the support cone 210, the axial dimension of the support cone 210 can be reduced, and the generator The axial dimension can be reduced as a whole 200B.

また実施例3においても、実施例1で得られるのと同様な効果を奏することは言うまでもない。   Needless to say, the same effects as those obtained in the first embodiment are obtained in the third embodiment.

1 タワー
2 ナセル
3 羽根
100,200,200A,200B 発電機
110,210 サポートコーン
111,211,211a 供給口
112,212,212a 排気口
120,220 ハウジング
121,221 フレーム
122,123,222,223 ブラケット
130,230 ロータ
131,231 ロータ支持板
132,232 軸受
133,233 空気流通孔
140,240 ステータ
141,241 ステータコア
142,242 固定子コイル
143,243 通風孔
250 仕切板
251 リブ
251a 傾斜面
260 覆い部材
260a 吹出口
261,262 区画部材
1 tower 2 nacelle 3 blades 100, 200, 200A, 200B generator 110, 210 support cone 111, 211, 211a supply port 112, 212, 212a exhaust port 120, 220 housing 121, 221 frame 122, 123, 222, 223 bracket 130, 230 Rotor 131, 231 Rotor support plate 132, 232 Bearing 133, 233 Air flow hole 140, 240 Stator 141, 241 Stator core 142, 242 Stator coil 143, 243 Ventilation hole 250 Partition plate 251 Rib 251a Inclined surface 260 Cover member 260a Air outlet 261,262 Partition member

Claims (2)

中空のサポートコーンと、
円筒状に形成されており、前記サポートコーンに対して同心状で径方向外周側に配置されたロータと、
フレームとブラケットから構成されており、前記ロータを取り囲む状態で、前記サポートコーンの外周面に固定設置されたハウジングと、
前記フレームの内周面に配置されて、前記ロータと対向するステータと、
内周側は軸受を介して前記サポートコーンにより回転自在に支持されると共に、外周側が前記ロータの内周面に固定され、更に、軸方向に貫通する複数の空気流通孔が形成されたロータ支持板と、
前記サポートコーンに開口して形成されており、前記サポートコーンの内部空間を介して供給されてくる、外気とは隔絶された空気を、前記ハウジング内の空間に送り出す供給口と、
前記サポートコーンに開口して形成されており、前記ハウジング内の空気を吸い込む排気口と、
を有する発電機において、
前記供給口と前記排気口は、前記サポートコーンの周方向に沿いずれた位置に形成されており、
空間を介して前記供給口を覆うと共に、前記ブラケットのうち一方のブラケット側に吹出口を形成した覆い部材と、
前記サポートコーンの外周面と前記ロータの内周面との間の空間を、前記覆い部材で囲まれると共に前記供給口が臨む空間と、前記排気口が臨む残りの空間とに区画する区画部材と、
を備えたことを特徴とする発電機の冷却構造。
With a hollow support cone,
A rotor formed in a cylindrical shape, concentrically with respect to the support cone and disposed on the radially outer peripheral side;
A housing composed of a frame and a bracket, in a state of surrounding the rotor, and fixedly installed on the outer peripheral surface of the support cone;
A stator disposed on an inner peripheral surface of the frame and facing the rotor;
A rotor support in which an inner peripheral side is rotatably supported by the support cone via a bearing, an outer peripheral side is fixed to the inner peripheral surface of the rotor, and a plurality of air circulation holes penetrating in the axial direction is formed. The board,
A supply port that is formed to open to the support cone and that is supplied through the internal space of the support cone and that feeds air isolated from the outside air to the space in the housing;
An opening formed in the support cone, and an exhaust port for sucking air in the housing;
In a generator having
The supply port and the exhaust port are formed at positions along the circumferential direction of the support cone,
A cover member that covers the supply port through a space and has a blowout port formed on one of the brackets,
A partition member that divides a space between the outer peripheral surface of the support cone and the inner peripheral surface of the rotor into a space surrounded by the cover member and facing the supply port, and a remaining space facing the exhaust port; ,
A generator cooling structure characterized by comprising:
請求項1において、In claim 1,
前記ステータには、軸方向に貫通する通風孔が形成されていることを特徴とする発電機の冷却構造。A cooling structure for a generator, wherein the stator has a ventilation hole penetrating in the axial direction.
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