JP7147287B2 - ブラシレス同期機 - Google Patents

Description

本発明は、スリップリング及びブラシのない同期発電機や同期電動機等のブラシレス同期機に関する。

例えば、スリップリングやブラシのないブラシレス同期発電機は、フレームの内部に取り付けられた円筒形のステータの内部に円筒形のロータを同軸上に配設すると共に、フレームの両端側のハウジングに回転可能に支持された回転軸に上記ロータを同軸上で取り付けた発電機本体の前記回転軸に対して、交流励磁機及び回転整流器を前記フレームの外部で連結し、発電機本体の回転軸を回転させることにより、交流励磁機で交流電流を発生させて回転整流器で直流電流にして、前記回転軸内のケーブルを介して発電機本体のロータへ直流電流を供給して当該ロータの周囲に磁界を生じさせて、ステータから交流電流を送給することができるようになっている。

このようなブラシレス同期発電機では、回転整流器を異常電圧から保護するための放電抵抗器が、発電機本体のロータ等を冷却するために回転軸に取り付けられた冷却ファンの、当該ロータと対向する端面側に設けられている。

実開昭５３－１０７９０５号公報 特開昭５４－００７５０７号公報 特開２０１０－０３５３１９号公報

前述したような従来のブラシレス同期発電機においては、例えば、発電機本体の冷却ファンの冷却能を向上させようとして冷却ファンをロータへより接近させるように配設すると、冷却ファンの、ロータと対向する端面側に放電抵抗器が設けられていることから、通風障害を生じ易くなってしまうと共に、放電抵抗器からの発熱により冷却能をむしろ低下させてしまうおそれがあった。

そこで、例えば、冷却ファンの、ロータと対向する端面と反対の端面側、すなわち、ハウジングと対向する端面側に放電抵抗器を取り付けようとすると、冷却ファンの、ハウジングと対向する端面にはバランス用の部材を取り付けていることから、当該端面に放電抵抗器を取り付けることができず、放電抵抗器を取り付けるための部材を回転軸に新たに設けなければならないので、部品点数が増加して高コスト化を招くだけでなく、冷却ファンの通風方向上流側の通風路が狭小化してしまい、冷却ファンの送風量の低下を生じて、冷却能を低下させてしまうおそれがある。

このような問題は、ブラシレス同期発電機に限らず、ブラシレス同期電動機等のブラシレス同期機であれば、上述と同様に生じてしまうものである。

このようなことから、本発明は、部品点数の増加を抑制しながらも冷却ファンの冷却能の向上を図ることができるブラシレス同期機を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための、本発明に係るブラシレス同期機は、
回転可能に支持された回転軸に設けたロータをステータの内部に配設して当該回転軸に冷却ファンを設けた同期機本体と、前記同期機本体の前記回転軸と一体的に回転する回転軸に設けたロータをステータの内部に配設した交流励磁機と、前記交流励磁機の前記ロータから送給される交流電流を直流電流にして当該直流電流を前記同期機本体の前記ロータへ供給する回転整流器と、前記回転整流器を異常電圧から保護する放電抵抗器と、を備えているブラシレス同期機において、
前記交流励磁機のロータは、
前記同期機本体の前記回転軸と一体的に回転する回転軸に同期をなして取り付けられた環状をなすハブと、前記ハブの外周に同軸をなして取り付けられた鉄心と、前記鉄心の外周に取り付けられたコイルと、前記コイルの内周であって、交流励磁機のロータの前記同期機本体側の端面に、前記同期機本体の前記回転軸と一体的に回転する回転軸と同期をなすように設けられた、前記コイルを前記鉄心に固定するコイル押えと一体構造をなす保持部材である円筒形の保持ドラムとを備え、
前記放電抵抗器は、前記保持ドラムの内周面に固定具を介して取り付けられていることを特徴とする。

本発明に係るブラシレス同期機によれば、放電抵抗器が、交流励磁機のロータのコイル押えと一体構造をなす保持部材に取り付けられていることから、放電抵抗器を取り付けるための新たな部材を回転軸に設ける必要がないので、部品点数の増加を抑制して高コスト化を防止することができると共に、同期機本体の冷却ファンの通風方向上流側の通風路の狭小化を防ぐことができ、冷却ファンによる送風量の低下を未然に防止して、冷却ファンの冷却能の低下を防ぐことができる。このため、部品点数の増加を抑制しながらも冷却ファンの冷却能の向上を図ることができる。

本発明に係るブラシレス同期機をブラシレス同期発電機に適用した場合の主な実施形態の概略構成図である。 図１の矢線II部の抽出拡大図である。 図２の矢線III方向から見た図である。

本発明に係るブラシレス同期機の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。

〈主な実施形態〉
本発明に係るブラシレス同期機をブラシレス同期発電機に適用した場合の主な実施形態を図１～３に基づいて説明する。

図１に示すように、フレーム１１１の内部には、円筒形をなすステータ１１２が取り付けられている。ステータ１１２の内部には、円筒形をなすロータ１１３が同軸をなして配設されている。ロータ１１３の内部には、当該ロータ１１３を支持する回転軸１１４が同軸をなして貫通している。回転軸１１４の両端側は、フレーム１１１の、ステータ１１２の軸方向両端側に取り付けられたハウジング１１５に回転可能に支持されている。回転軸１１４の、ロータ１１３の軸方向両端の近傍には、冷却ファン１１６が同軸をなして取り付けられている。

このようなフレーム１１１，ステータ１１２，ロータ１１３，回転軸１１４，ハウジング１１５，冷却ファン１１６等により、本実施形態においては発電機本体１１０を構成している。

前記回転軸１１４の、一方（図１中、左方）の前記ハウジング１１５からの突出部分は、フレーム１２１内に挿入されている。フレーム１２１の内部には、円筒形をなすステータ１２２が前記回転軸１１４と同軸をなして取り付けられている。ステータ１２２の内部には、前記回転軸１１４に同軸をなして支持された円筒形のロータ１２３が同軸をなして配設されている。フレーム１２１の、ステータ１２２の軸方向両端側には、前記回転軸１１４を回転可能に支持するハウジング１２５が取り付けられている。

このような回転軸１１４，フレーム１２１，ステータ１２２，ロータ１２３，ハウジング１２５等により、本実施形態においては交流励磁機１２０を構成している。

図１～３に示すように、交流励磁機１２０のロータ１２３は、前記回転軸１１４に同軸をなして取り付けられた環状をなすハブ１２３ａと、ハブ１２３ａの外周に同軸をなして取り付けられた鉄心１２３ｂと、鉄心１２３ｂに取り付けられたコイル１２３ｃとを備えてなっている。

そして、交流励磁機１２０のロータ１２３の前記発電機本体１１０側（図１，２中、右側）の端面には、前記コイル１２３ｃを前記鉄心１２３ｂに固定するコイル押え１２３ｄと一体構造をなす保持部材である円筒形の保持ドラム１２３ｅが前記回転軸１１４と同軸をなすようにして設けられている。保持ドラム１２３ｅの内周面には、放電抵抗器１４１が固定具１４２を介して取り付けられている。

なお、図２中、１３１は、交流励磁機１２０のロータ１２３から生じた交流電流を直流電流にして発電機本体１１０のロータ１１３へ送給する回転整流器、１３２は、回転整流器１３１を保持する保持フレームである。

このような本実施形態に係るブラシレス同期発電機１００においては、回転軸１１４が回転すると、発電機本体１１０及び交流励磁機１２０のロータ１１３，１２３が回転すると共に冷却ファン１１６が回転し、交流励磁機１２０のロータ１２３の回転に伴って、当該ロータ１２３から交流電流が発生して回転整流器１３１で直流電流にされた後に発電機本体１１０のロータ１１３へ供給されることにより、当該ロータ１１３の周囲に磁界が生じて、ステータ１１２から交流電流が送給されると共に、冷却ファン１１６からステータ１１２及びロータ１１３へ向けて風が送給されて、ステータ１１２及びロータ１１３を冷却することができるようになっている。

ここで、回転整流器１３１を異常電圧から保護するための放電抵抗器１４１を、冷却ファン１１６の、ロータ１１３と対向する端面ではなく、交流励磁機１２０のロータ１２３に取り付けるようにしたことから、冷却ファン１１６をロータ１１３へ接近させるように配設しても、通風障害を起こし難いだけでなく、放電抵抗器１１４からの発熱による温度上昇を防止することができるので、冷却ファン１１６の冷却能を向上させることができる。

また、放電抵抗器１４１を、交流励磁機１２０のロータ１２３のコイル押え１２３ｄと一体構造をなす保持ドラム１２３ｅに取り付けるようにしたことから、放電抵抗器１４１を取り付けるための新たな部材を回転軸１１４に設ける必要がないので、部品点数の増加を抑制して高コスト化を防止することができると共に、冷却ファン１１６の通風方向上流側の通風路の狭小化を防ぐことができ、冷却ファン１１６による送風量の低下を未然に防止して、冷却ファン１１６の冷却能の低下を防ぐことができる。

したがって、本実施形態に係るブラシレス同期発電機１００によれば、部品点数の増加を抑制しながらも冷却ファン１１６の冷却能の向上を図ることができる。

また、発電機本体１１０の冷却ファン１１６をロータ１１３へ接近させるように配設することができるので、発電機本体１１０の、回転軸１１４の軸方向の長さ、すなわち、発電機本体１１０の対をなすハウジング１１５の対向間隔を縮小することができるので、発電機本体１１０の小型化を図ることができる。

〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、発電機本体１１０と交流励磁機１１２０とで同一の回転軸１１４を適用した場合について説明したが、発電機本体と交流励磁機とでそれぞれ異なる回転軸を適用して、これら回転軸を同軸上で連結するようにする、すなわち、発電機本体の回転軸と交流励磁機の回転軸とが一体的に回転するブラシレス同期発電機であれば、前述した実施形態の場合と同様な作用効果を得ることができる。

また、前述した実施形態においては、ブラシレス同期発電機１００の場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、ブラシレス同期電動機であっても、すなわち、ブラシレス同期機であれば、前述した実施形態の場合と同様にして適用することができる。

本発明に係るブラシレス同期機は、部品点数の増加を抑制しながらも冷却ファンの冷却能の向上を図ることができるので、産業上、極めて有益に利用することができる。

１００ ブラシレス同期発電機
１１０ 発電機本体
１１１ フレーム
１１２ ステータ
１１３ ロータ
１１４ 回転軸
１１５ ハウジング
１１６ 冷却ファン
１２０ 交流励磁機
１２１ フレーム
１２２ ステータ
１２３ ロータ
１２３ａ ハブ
１２３ｂ 鉄心
１２３ｃ コイル
１２３ｄ コイル押え
１２３ｅ 保持ドラム
１２５ ハウジング
１３１ 回転整流器
１３２ 保持フレーム
１４１ 放電抵抗器
１４２ 固定具

Claims (1)

1. 回転可能に支持された回転軸に設けたロータをステータの内部に配設して当該回転軸に冷却ファンを設けた同期機本体と、
   前記同期機本体の前記回転軸と一体的に回転する回転軸に設けたロータをステータの内部に配設した交流励磁機と、
   前記交流励磁機の前記ロータから送給される交流電流を直流電流にして当該直流電流を前記同期機本体の前記ロータへ供給する回転整流器と、
   前記回転整流器を異常電圧から保護する放電抵抗器と、
   を備えているブラシレス同期機において、
   前記交流励磁機のロータは、
   前記同期機本体の前記回転軸と一体的に回転する回転軸に同期をなして取り付けられた環状をなすハブと、前記ハブの外周に同軸をなして取り付けられた鉄心と、前記鉄心の外周に取り付けられたコイルと、前記コイルの内周であって、交流励磁機のロータの前記同期機本体側の端面に、前記同期機本体の前記回転軸と一体的に回転する回転軸と同期をなすように設けられた、前記コイルを前記鉄心に固定するコイル押えと一体構造をなす保持部材である円筒形の保持ドラムとを備え、
   前記放電抵抗器は、前記保持ドラムの内周面に固定具を介して取り付けられていることを特徴とするブラシレス同期機。

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