JP6376896B2 - Generator cooling structure - Google Patents

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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。   The present invention relates to a generator cooling structure, and more particularly to a generator cooling structure for cooling a rotor of a brushless synchronous generator.

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。)。   The synchronous generator is provided with a rotor that rotates integrally with the shaft and a stator disposed on the outer periphery of the rotor inside the casing, and supplies a DC field current to the field winding of the rotor. By rotating the rotor while rotating, an AC voltage is generated in the armature winding of the stator. Further, the shaft is provided with a cooling fan for circulating cooling air for suppressing the temperature rise of the field winding and the armature winding to the inside of the casing. In addition, an intake port and an exhaust port for cooling air are respectively provided (for example, see Patent Document 1).

特開2007−143366号公報(第6頁)JP 2007-143366 A (6th page)

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。   However, since a sufficient amount of cooling air flows around the stator, the temperature rise of the generator armature winding provided in the stator core that is the stator can be suppressed. In the synchronous generator having the exciter rotor core arranged on the intake side of the rotor core, the exciter rotor core and the exciter stator core, which is a stator arranged on the outer periphery of the exciter rotor core, are used for cooling air from the intake port to the rotor core. Since the generator armature winding also becomes an obstacle to the flow, the generator field winding provided in the rotor core may not be sufficiently cooled, forming the generator field winding. There is a risk of coil burnout and dielectric breakdown. In particular, in portable engine generators used outdoors, the cooling efficiency is reduced during the summer high temperature period, so a cooling structure that can cool the coil conductor more reliably is desired.

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。   Therefore, an object of the present invention is to provide a cooling structure for a generator that can sufficiently cool a coil conductor wire of a rotor by guiding a part of air sucked from an intake port in the direction of the rotor.

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。   In order to achieve the above object, a generator cooling structure according to the present invention includes a cylindrical casing, a shaft rotatably provided on an end bracket attached to one end of the casing, and the shaft. A rotating exhaust fan, a rotor core and an exciter rotor core, a stator core fixed to the casing and disposed on the outer periphery of the rotor core, and an exciter stator core disposed on the outer periphery of the exciter rotor core are housed, and the casing is disposed at one end of the casing. In the cooling structure of a generator in which an intake port for introducing cooling air is provided and an exhaust port for extracting cooling air is provided at the other end of the casing, the first end provided on the end bracket is used as the intake port. An intake port and a second intake port that opens to the outer periphery of one end of the casing are provided. Both are characterized in that a guide member is provided on the inner periphery of the casing on the end bracket side of the second air inlet to guide the cooling air flowing into the casing from the first air inlet toward the rotor core. Yes.

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。   Further, in the generator cooling structure of the present invention, the second intake port is formed in a state in which a plurality of rectangular openings that open in the circumferential direction on a casing peripheral wall on the outer periphery side of the exciter stator core and the openings are covered. A guard net attached from the outside of the casing is provided, and the guide member is integrally formed on the inner peripheral side of the guard net.

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。   According to the generator cooling structure of the present invention, the cooling air flowing into the casing from the first intake port of the end bracket can be caused to flow in the direction of the inner peripheral rotor core by the guide member. The windings can be sufficiently cooled, and the coil conductors can be prevented from being burned out or causing breakdown. In addition, by providing the guide member integrally with the guard net attached from the outside of the casing, the guide member can be easily mounted on the inner peripheral side of the casing, and the insertion of the rotor and stator into the casing is also possible. This can be done easily before installing the net.

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。It is sectional drawing which shows one example of the cooling structure of the generator of this invention. 図1のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of FIG. ガードネットの取付状態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the attachment state of a guard net.

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。   The generator shown in the present embodiment is generally called a brushless synchronous generator, and a rotor 13 that rotates integrally with a shaft 12 inside a cylindrical casing 11 and a stator 14 that is fixed inside the casing 11. And. One end of the shaft 12 is rotatably held at the center of an end bracket 15 attached to one end of the casing 11, and the other end of the shaft 12 is connected to an engine flywheel (not shown). .

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。   The rotor 13 is provided with a rotor core 16 provided in the central portion in the axial direction of the shaft 12 and an exciter rotor core 17 provided on the end bracket 15 side which is one end side of the shaft 12. On the other end side, an exhaust fan 18 for sucking and exhausting the air in the casing 11 is provided. A generator field winding 19 is assembled to the rotor core 16, and an exciter armature winding 20 and a rectifier 21 are assembled to the exciter rotor core 17.

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。   As the stator 14, a stator core 22 disposed on the outer periphery of the rotor core 16 and an exciter stator core 23 disposed on the outer periphery of the exciter rotor core 17 are provided. The stator core 22 has a generator armature winding. 24 is assembled, and the exciter stator core 23 is assembled with an exciter field winding 25.

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。   A plurality of exhaust ports 26 for leading the exhaust from the exhaust fan 18 to the outside are provided in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the exhaust fan 18 at the other end of the casing 11. Further, on one end side of the casing 11, as an intake port for introducing cooling air into the casing 11, a first intake port 27 provided in the end bracket 15 and an outer peripheral side of the exciter stator core 23 on the peripheral wall of the casing 11 are provided. A provided second air inlet 28 is provided.

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。   The second air intake port 28 includes a plurality of rectangular openings 28a that are opened in the circumferential direction on the peripheral wall of the casing 11, and guard nets 28b that are respectively attached from the outside of the casing with screws or the like so as to cover the openings 28a. A net (not shown) is provided inside the plurality of ventilation holes 28c provided in the guard net 28b and inside the second intake port 28 for preventing foreign substances from entering and entraining the casing 11. ) Is stretched.

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。   A guide member 29 for guiding the cooling air A flowing into the casing 11 from the first air inlet 27 of the end bracket 15 toward the rotor core 16 is provided on the inner peripheral side of the guard net 28b. Yes. The guide member 29 has a conical surface shape whose diameter decreases from the proximal end 29a on the end bracket 15 side toward the distal end 29b in a state where the guide member 29 is attached to the casing 11, and the proximal end 29a is connected to the vent hole 28c. It is fixed at a position on the end bracket 15 side and formed integrally with the guard net 28b, and the tip 29b extends beyond the outer periphery of the exciter stator core 23 to a position close to the rotor core 16 and the stator core 22.

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。   Therefore, as described above, the cooling air A from the first air inlet 27 is guided by the inner peripheral surface of the guide member 29 and flows toward the generator field winding 19 of the rotor core 16, and the second air inlet The cooling air B that has flowed into the casing 11 from 28 flows along the outer peripheral surface of the guide member 29 and flows toward the generator armature winding 24 of the stator core 22. As a result, the generator field winding 19 and the generator armature winding 24 can be sufficiently cooled by the cooling air A and B flowing into the casing 11 from the intake ports 27 and 28, and the coil conductors Burnout and breakdown can be prevented. Further, the field current that can be passed through the generator field winding 19 can be increased without changing the structure of the casing 11.

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。   Further, by forming the guide member 29 integrally inside the guard net 28b, the guide member 29 can be easily and reliably disposed at a predetermined position on the inner periphery of the casing 11. Furthermore, since the guide member 29 does not protrude to the inner periphery of the casing 11 before the guard net 28b is attached, the rotor 13 and the stator 14 can be easily inserted into the casing 11 at the manufacturing stage. By removing the guard net 28b together with the guide member 29, maintenance work can be easily performed.

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。   The shape and mounting position of the guide member can be set as appropriate according to the size of the generator, the position of the intake port, the positional relationship between the rotor and the stator, etc. It can also be attached to any appropriate position.

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Casing, 12 ... Shaft, 13 ... Rotor, 14 ... Stator, 15 ... End bracket, 16 ... Rotor core, 17 ... Exciter rotor core, 18 ... Exhaust fan, 19 ... Generator field winding, 20 ... Exciter Armature winding, 21 ... rectifier, 22 ... stator core, 23 ... exciter stator core, 24 ... generator armature winding, 25 ... exciter field winding, 26 ... exhaust port, 27 ... first intake port, 28 ... Second air inlet, 28a ... opening, 28b ... guard net, 28c ... vent, 29 ... guide member, 29a ... base end, 29b ... tip, A, B ... cooling air

Claims (1)

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、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発電機の冷却構造。 Inside the cylindrical casing, a shaft rotatably provided on an end bracket attached to one end of the casing, an exhaust fan, a rotor core and an exciter rotor core that rotate integrally with the shaft, and fixed to the casing The stator core disposed on the outer periphery of the rotor core and the exciter stator core disposed on the outer periphery of the exciter rotor core are housed, and an intake port for introducing cooling air into the casing is provided at one end of the casing, and the other end of the casing. In the generator cooling structure provided with an exhaust port through which cooling air is led out, a first intake port provided in the end bracket and a second intake port opened on the outer periphery of one end of the casing are used as the intake port. And providing a casing on the end bracket side of the second air inlet The inner circumference, wherein the guide is a guide member provided toward the first intake port of the cooling air flowing into the casing in the direction of the rotor core, the second air inlet, the outer periphery of the casing shell of the exciter stator core A plurality of rectangular openings that are open in the circumferential direction, and a guard net that is attached from the outside of the casing so as to cover the openings, and the guide member is integrally formed on the inner peripheral side of the guard net cooling structure of the generator, it characterized that you have been.
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