JPH07194061A - 交流機械用冷却装置 - Google Patents

交流機械用冷却装置

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JPH07194061A
JPH07194061A JP6282916A JP28291694A JPH07194061A JP H07194061 A JPH07194061 A JP H07194061A JP 6282916 A JP6282916 A JP 6282916A JP 28291694 A JP28291694 A JP 28291694A JP H07194061 A JPH07194061 A JP H07194061A
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JP
Japan
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cooling
rotor
stator
machine
collector
Prior art date
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Pending
Application number
JP6282916A
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English (en)
Inventor
Uwe Muehlberger
Robert Mueller
Bernhard Wuest
ミュールベルガー ウヴェ
ヴュスト ベルンハルト
ミューラー ロベルト
Original Assignee
J M Voith Gmbh
ジェー.エム.フォイト ジー.エム.ビー.エイチ.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to DE4335848-9 priority
Application filed by J M Voith Gmbh, ジェー.エム.フォイト ジー.エム.ビー.エイチ. filed Critical J M Voith Gmbh
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/125Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets having an annular armature coil
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K9/19Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
    • H02K9/20Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil wherein the cooling medium vaporises within the machine casing
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    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27Rotor cores with permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2201/00Specific aspects not provided for in the other groups of this subclass relating to the magnetic circuits
    • H02K2201/12Transversal flux machines

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 交流機械特にその回転子の冷却を保証する冷
却装置を提供する。 【構成】 少なくとも1つの電機子コイル10を有する
固定子と、電機子コイル10に対向している回転子とを
有している交さ界磁発電機用冷却装置において、回転子
は周辺方向にコレクタリング1,2,3,4に交互に多
数の磁性をもった磁石および磁化可能なコレクタ要素を
有している。軸線方向に、回転子は回転子軸に固定され
た保持ディスク7を有し、それにコレクタリング1,
2,3,4が固定されている。冷却装置として少なくと
も1つの冷却チャンネル18が設けられており、それは
保持ディスク7の近くに固定子に内蔵されかつ冷却流体
を貫通する。冷却チャンネルは、最小の厚さのチャンネ
ルカバー33および回転子と固定子との間の空隙のみに
より、保持ディスク7から分離されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも1つの電機
子コイル(巻線)を有している固定子と、電機子コイル
に対向している回転子とを有しており、その場合に回転
子が周辺方向に、コレクタリングのリング装置に交互の
順に多数の磁性をもった磁石および磁化可能なコレクタ
要素を有し、かつ回転子が軸線方向に回転子軸に固定さ
れた保持ディスクを有し、それにそれぞれのコレクタリ
ングが固定されており、そしてさらに固定子に接続され
ている冷却装置とを有している交流機械用、詳細には交
さ界磁発電機(Transversalfussmashine)に関する。
【0002】
【従来の技術】そのような構成を有している交流機械
は、種々の構造、詳細には交さ界磁発電機としても知ら
れている。したがって、たとえば、ドイツ国特許第37
05089 C2号から公知である構造を参照された
い。
【0003】そのような機械では運転中に固定子にも回
転子にも熱を発生し、しかもコイルおよび磁心内に生ず
る電力損失により発生し、かつ回転子内に誘起した渦流
および循環流によって発生する。その場合に、とりわ
け、そのような機械が高負荷かつとりわけ高回転数で働
いている状態のとき危険である。
【0004】この場合、基本的には、固定子を冷却装置
に接続して、このようにして機械およびその構成要素の
加熱を減少することが知られている。しかしながらこれ
は、特に回転子の危険な領域はアクセスが難しいので、
固定子および回転子の空間的配置のため非常に難かし
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、交流
機械、特にその回転子の特に有効な冷却を保証する冒頭
に挙げた種類の交流機械用冷却装置を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも1
つの電機子コイル(巻線)を有している固定子と、電機
子コイルに対向している回転子とを有しており、その場
合に、回転子が周辺方向にコレクタリングのリング装置
に交互の順に多数の磁性をもった磁石および磁化可能な
コレクタ要素を有し、かつ回転子が軸線方向に回転子軸
に固定された保持ディスクを有し、それにそれぞれのコ
レクタリングが固定されており、そしてさらに固定子に
接続されている冷却装置とを有している交流機械用、詳
細には交さ界磁発電機用冷却装置において、冷却装置
が、少なくとも1つの冷却チャネルを有し、それが保持
ディスクの近くにおいて固定子内に内蔵されていて、冷
却流体を貫流可能であり、そして各冷却チャンネルが、
最小の厚さのチャンネルカバーおよび回転子と固定子と
の間の空気の間隙によって、保持ディスクから分離され
ていることを特徴とする。
【0007】また、本発明は、少なくとも1つの電機子
コイル(巻線)を有している固定子と、電機子コイルに
対向している回転子とを有しており、その場合に、回転
子が周辺方向にコレクタリングのリング装置に交互の順
に多数の磁性をもった磁石および磁化可能なコレクタ要
素を有し、かつ回転子が軸線方向に回転子軸に固定され
た保持ディスクを有し、それにそれぞれのコレクタリン
グが固定されており、そしてさらに固定子に接続されて
いる冷却装置とを有している交流機械用、詳細には交さ
界磁発電機用冷却装置において、保持ディスクを固定し
ている回転子が、少なくとも1対のコレクタリングを有
し、それらのコレクタリングが非磁性、かつ非導電性材
料の絶縁リングによって結合されており、そして絶縁リ
ング内に、周辺方向に分配された貯留場所(蓄電池)が
加工されており、それらの貯留場所(蓄電池)が相転移
材料で満たされ、その融点または沸点が所定の温度以下
にあることを特徴とする。
【0008】
【作用】本発明による解決方法は、冒頭に挙げた種類の
冷却装置を、その冷却装置が少なくとも1つの冷却チャ
ンネルを有し、それが固定子内の保持ディスクの近くに
内蔵されていて、冷却流体を貫流し、そして各冷却チャ
ンネルが最小の厚さのチャンネルカバーおよび回転子と
固定子との間の空隙によってのみ分離されるように形成
することにある。この方法では、特に外側からのアクセ
スが難かしく、かつ運転中に回転子内に熱を発生する箇
所の近くにある中央の領域における回転子の有効な冷却
が行われる。冷却流体の温度および流量の予設定(プリ
セット)によって、熱の除去が確実に行われる。
【0009】本発明による装置の改良では、各冷却チャ
ンネルが広い面の横断面を有し、その保持ディスクに平
行に延びている寸法が対向している保持ディスクのほと
んどの領域に亘って延びるように構成されている。この
方法では、回転子からの大きな面の熱除去が達成され
る。同時に、この固定子自身内に内蔵する冷却チャンネ
ルは、もちろん回転子自身の冷却にも行う。
【0010】本発明による装置の特定の実施例では、少
なくとも1つの冷却チャンネルが軸線方向に延びてい
て、かつ1対の固定子部分間に設けられているスペーサ
に内蔵されており、そしてそのスペーサディスクが保持
ディスクに半径方向に対向していて、かつ保持ディスク
に対称に配置され、固定子部分に対して熱絶縁されるよ
うに構成されている。この方法では、保持ディスクをコ
レクタリングに隣接させて、さもなくば望ましくない加
熱を生ずる領域における保持ディスクの確実な冷却が行
われるようにすることができる。熱絶縁によって、冷却
が局部的に制限して行われ、したがって局部的に特に効
果的であることが保証される。
【0011】本発明による装置の改良では、スペーサデ
ィスクが、非磁性であり、かつよい伝熱性を有する材料
から成っており、そしてスペーサディスクが冷却チャン
ネルの両側に対し、実質的に半径方向に延びている広い
面の中空スペースを有し、それが固定子の隣接する領域
に対する熱絶縁体を形成するように構成されている。こ
の対策は、回転子への冷却作用の確実な局部化に役立
つ。
【0012】本発明による装置の改良では、中空スペー
スが空気または他の絶縁材料で満たされ、その場合に、
ガス状、流動性の、あるいは固体の絶縁材料が使用可能
であり、それらが、固定子の隣接する領域に対する熱遮
散を形成するように構成されている。
【0013】本発明による装置の改良では、少なくとも
1つの冷却チャンネルが固定子の基体に内蔵されてお
り、そして半径方向に延びていて保持ディスクに対向す
るように構成されている。この方法では、回転子の大き
な面の、半径方向に延びている保持ディスクの領域が冷
却目的に利用される。
【0014】本装置の特定の構造では、保持ディスクの
反対側のそれぞれの冷却チャンネルに中空スペースが設
けられていて、それが半径方向に延びており、そして固
定子の隣接した領域に対する熱絶縁体を形成するように
構成されている。それによってこの位置でも、保持ディ
スクへの冷却作用の確実な局部化が行われる。
【0015】本装置の特定の構造では、1対の対向して
いる、半径方向に延びた冷却チャンネルが保持ディスク
の両側に対して設けられるように構成されている。それ
によって、有利な方法で回転子の均一な冷却を有してい
る対称な装置が得られる。
【0016】本発明による装置の改良では、保持ディス
クおよび冷却チャンネルの領域に対向している固定子の
領域が、互いに噛み合った、相補的な歯を備えていて、
それらの歯が実質的に互いに平行に延びている平面を有
し、そして空隙によって互いに分離されるように構成さ
れている。この方法では、熱除去のための有効な平面が
かなり大きくなり、それによって冷却作用が有利な方法
で支持される。それらの歯はその場合には長方形、台形
状または三角形状の横断面を有することができる。重要
なのはただ、運転中の機械的接触を確実になくすため、
それらの歯の間の空隙が十分に大きいことである。
【0017】さらに、本発明の装置では、保持ディスク
が非磁性であり、しかも、よい熱伝導性の材料、特に適
切な金属から成っていることが好ましい。それによって
それぞれのコレクタリングからの熱除去が支持されるの
で、配置された冷却チャンネルは特に有効に働くことが
できる。
【0018】本発明による装置の改良では、冷却チャン
ネルの領域における互いに対向している構成要素の材料
は、方向性放射率向上のため表面処理されるように構成
されている。それによって、放射による熱伝達が有利な
方法で支持される。
【0019】本発明による装置の特定の実施例では、前
記の対策の代りに、あるいは前述の対策に加えて、特定
の構造を有する回転子が使用され、それは保持ディスク
が固定されている回転子が、少なくとも1対のコレクタ
リングを有し、それらのコレクタリングが非磁性の、非
導電性材料によって結合されており、そして絶縁リング
に、周辺方向に分配された貯留場所(Speicherzellen、
蓄電池)が加工されていて、それらの貯留場所が相転移
材料で満たされており、その融点または沸点が所定の温
度以下にあることを特色としている。
【0020】そのような相転移材料の量は、運転中に生
ずる負荷の程度に応じて選択される。その場合に、その
ような相転移材料は、固体から流体へ、あるいは流体か
らガス状への相転移を行うため、そのような相転移材料
が熱エネルギーを消費するという効果が利用される。相
転移中にエネルギーが吸収される限り、相転移が完全に
終るまで、さらにそれ以上の温度の上昇は妨げられる。
【0021】相転移材料がコレクタリング内に配置され
ている永久磁石の臨界温度以下にある転移温度を有して
いるとき、特に合理的である。この方法では、永久磁石
の臨界温度を超えて、そして永久磁石の損傷を生ずるの
が回避される。またこの方法では、特に高い臨界温度を
有している永久磁石を使用しなければならないことが回
避できる、そしてそれは装置の費用に対しても有利な影
響を与える。
【0022】本発明による装置の改良では、使用した相
転移材料は非磁性であり、かつ非導電性であるように構
成されている。この方法では、回転子の電気的および磁
気的特性は、不利な影響を受けない。
【0023】本発明による装置の特定の構造では、相転
移材料が硫黄またはヨウ素から成るように構成されてい
る。これは、現在しばしば使用されているNdFeBの
永久磁石に対して十分低い相転移温度を有している。し
たがって、たとえば、SmCoの永久磁石のような高限
界温度を有している永久磁石を使用する必要はない。
【0024】本発明による装置の改良では、固定子の基
体の軸線方向の正面側および/または半径方向の外側
に、追加の冷却チャンネルが内蔵されていて、それが冷
却流体を貫流するように構成されている。これらの追加
の冷却チャンネルは、有利な方法で、固定子を冷却する
のみならず、隣接する回転子の領域への間接的冷却作を
行うのに貢献している。
【0025】本発明によるそのような装置では、それぞ
れの冷却チャンネルは簡単な方法で軸線方向または半径
方向に延ばされ、そして冷却流体のための適切な供給装
置に接続することができる。
【0026】回転子の適切な蓄電池内の相転移材料の使
用は、有利な方法で緩衝作用を提供し、それは特に、短
時間と比較的長い時間との間隔で生ずる回転子の高い熱
負荷を補償するのに適している。この相転移材料は、尖
頭負荷緩衝の目的のためその融解または蒸発の全熱量を
利用することが可能である。これらの相転移材料は、そ
れらの融点または沸点が、一方では磁石の臨界温度か
ら、並びに一方の磁石を有するコレクタリングと、他方
の蓄電池との間に生ずる温度差から計算できるほぼ所定
の温度以下にあるように選択される。
【0027】コレクタリングおよび磁石の温度が熱(尖
頭)負荷により所定の温度まで上昇すれば、蓄電池内に
封じ込まれた材料はその融点または沸点に達する。固体
から流体へ、または流体からガス状への相転移が始まっ
たときに吸収されるエネルギーは、相転移が完全に終わ
るまで、さらにそれ以上の温度上昇を妨げられる。回転
子の僅かな熱負荷の次の段階では、蓄電池からこの吸収
したエネルギーを奪うので、固体または流体相への戻り
転移を行うことができる。
【0028】この相転移は、任意に、しばしば何回でも
1方向および他の方向に行うことができる。重要なこと
はただ、一方において使用した材料の量により、他方に
おいては所定の相転移温度により、運転中における十分
な緩衝作用が保証されるということである。
【0029】
【実施例】本発明を、以下に、さらに他の特徴および利
点に関して、実施例の説明によりおよび添付の図面を参
照して詳述する。
【0030】先ず最初に下記に本願に関連した種類の交
流機械の構造を図1により説明する。図1に示した実施
例では、固定子は基体35を有し、その中に周辺方向に
延びている、半径方向外部および内部電機子コイル10
および11が入れられている。これらの電機子コイル
は、軸線方向に延びている磁心、詳細には、磁束を導く
C型コアにより囲まれている。基体35は、非磁性材料
から成っており、電機子コイル10および11並びに磁
心36、37の固定は、適切な方法で、たとえば、概略
的に示したシーリングコンパウンド(Vergussmesse)1
4を用いて行われる。
【0031】固定子の軸線方向正面側に概略的に示した
冷却チャンネル15および16が図示されており、これ
らの冷却チャンネルは、外側をカバー23で閉じられて
いる。これらの冷却チャンネルは、図示しない方法で、
外部シールド27から引き出されており、そして適切な
流量および初期温度で供給される冷却流体の供給源に接
続されている。
【0032】固定子が回転子を取巻いており、回転子
は、周辺方向にコレクタリング1および2並びに3およ
び4のリング配置で、交互に多数の極性を持ったた磁石
および磁化可能なコレクタ要素を有しており、これら
は、図示の実施例では、半径方向に延びている保持ディ
スク7の両側に設けられている。保持ディスク7は、概
略的に示した固定要素26によって回転子軸25に固定
されており、その場合に、回転子軸25は、軸受装置2
4によって固定子の基体35に支持されており、かつ回
転子軸線30の周りの回転するように設計されている。
【0033】図示の実施例では、回転子は保持ディスク
7の両側に1対のコレクタリング1および2、あるいは
3および4を有しており、これらのコレクタリングは、
非磁性および非導電性の材料、好ましくはプラスチック
から成っている絶縁リング5または6に接続されてい
る。回転子は、正面側を端部リング8および9により閉
じられており、これらの端部リングもまた支持ディスク
7と同様にそれ自身非磁性材料から成っている。
【0034】図1によるそのような装置では、運転中、
回転子内に渦流および循環流が誘起されるので、回転子
が加熱される。その場合、高負荷、特に高回転数のとき
の状態は、危険である。固定子は、冷却チャンネル15
および16により冷却流体で冷却されるので、固定子の
加熱は十分に防止される。しかし回転子の冷却は間接的
に、つまり回転子に対向している基体の領域を経て、実
質的に正面の端部リング8および9の領域でのみ行われ
る。
【0035】ほとんどの熱は、しかし、冷却チャンネル
15および16から遠く離れたコレクタリング3および
4並びに1および2の領域に発生する。コレクタリング
2および3から軸線方向外方にあるコレクタリング1お
よび4までの熱除去は、絶縁リング5および6が、不可
避的に熱伝導の悪い材料から成っていることにより難し
い。しかも、これらの絶縁リング5および6は、通常導
電性であり、したがって機械の機能性を損なうかも知れ
ないので、それらの絶縁リングを良い熱伝導性材料に代
えることは物理学的理由から不可能である。さらに、回
転子と固定子との間の空隙においては、熱伝達(対流)
が悪い。
【0036】本発明による冷却装置の特定の実施例が、
部分断面で装置の実質的要素を示している図2に図示さ
れている。この図では図1と同じ参照符号が使用されて
いる。
【0037】回転子の半径方向外側、固定子の2半部間
にスペーサディスク17が図示されており、このスペー
サディスク17は、シーリングコンパウンド14によっ
て基体35に固定されている。このスペーサディスク1
7は、その半径方向内方にある領域に広い面に形成され
た冷却チャンネル18を有し、この冷却チャンネルは、
薄い肉厚のチャンネルカバー33によってのみ、対向し
ている保持ディスク7の領域から分離されている。この
方法では、実際に、スペーサディスク17の全軸線方向
の幅に亘り、かつ保持ディスク7の周りの全周辺に沿っ
て回転子の熱除去が行われる。回転子の保持ディスク7
は、合理的には、良い伝熱性の、しかし非磁性の材料、
たとえば適切な金属から成っている。この方法では、コ
レクタリング2および3において運転中に発生した熱
は、冷却チャンネル18内を流れる冷却流体によって有
効に除去される。
【0038】特定の構造では、図2に示したように、こ
の冷却チャンネル18を、軸線方向に、隣接する固定子
の領域に対して熱絶縁するのが合理的であろう。この目
的のために、実質的に半径方向に延びている、広い面の
中空スペースが設けられていて、これが固定子の隣接す
る領域に対する熱絶縁19を形成している。この中空ス
ペースは、空気で満たされるか、あるいは、ガス状の、
流動性のまたは固体状の他の絶縁材料であればよい。こ
の方法では、回転子の対向している領域への局部的な、
確実な冷却効果が行われる。
【0039】図3は、冷却装置の他の特定の構造を示し
ており、この冷却装置は、その構造においてほとんど図
1による実施例に対応している。したがって下記では異
なる構成についてのみ説明することにする。
【0040】図2による冷却チャンネル18の他の方法
として、あるいは追加として、図3による実施例では、
半径方向に延びて、広い面に形成された冷却チャンネル
20が基体35に設けられており、それが回転子の保持
ディスク7の対応する領域に対向している。この場所で
は、保持ディスク7に対向し、回転子軸25と磁心との
間に亘る基体35の全材料高さが利用できる。もちろ
ん、そのような冷却チャンネル20はまた保持ディスク
7の両側に設けることができ、その場合に、冷却チャン
ネル20は、最小の厚さのチャンネルカバー34によっ
てのみ、固定子と回転子との間にある空隙から分離され
る。
【0041】さらに、そのような冷却チャンネル20
は、軸方向(図示していない)の基体35から同様に絶
縁でき、例えば、保持ディスク7への局部的確実な冷却
作用が行われなければならないとき、スペーサ17の領
域の熱絶縁19に対応する熱絶縁を設けることによって
絶縁できる。
【0042】さらに、それぞれの冷却チャンネル20の
領域における冷却は、一方において保持ディスク7、そ
して他方において基体35が、相補的に互いに噛み合う
歯29および31を有することによって支持され、それ
らの歯は互いに非接触に配置され、かついつでも空隙に
よって互いに分離されている。この方法では、冷却チャ
ンネル20の領域における特に大きな面の冷却作用が達
成される。
【0043】図示しない1つの実施例では、保持ディス
ク7に対向している相補的な、互いに噛み合う歯のその
ような装置はまた、スペーサディスク17の領域にも設
けることができる。この場合には、そのような歯の収容
を可能にするため、冷却チャンネル18は、半径方向
に、さらに外方に設けられる。
【0044】そのような交流機械のための回転子の特定
の構造が図4および図5に示されている。その場合、図
4は回転子の部分長手方向断面を概略的に示しており、
一方図5は図4のA−A線に沿った横断面を示してい
る。
【0045】保持ディスク7に、絶縁リング5によって
互いに分離しているが、しかし機械的に接続されている
2つのコレクタリング1および2があるのが判る。この
絶縁リング5は、図5に図示されているように、絶縁リ
ング5の周辺に分配して配置されている多数の蓄電池
(貯留場所)21を含む。この蓄電池(貯留場所)21
は、相転移材料を含み、その融点または沸点は所定の温
度以下にある。実際には、この所定の温度は、合理的に
は、コレクタリングに埋め込まれて永久磁石の臨界温度
以下にあるように選択されている。この相転移材料は、
回転子の電気的および磁気的特性を損なわないため、こ
の与えられた目的に対して、非導電性および非磁性であ
るように選択される。特定の目的には、たとえば硫黄ま
たはヨウ素が適しており、その相転移温度は、現在しば
しば使用される材料、たとえばNdFeBの永久磁束を
緩衝するのにほぼ適した程度にある。この相転移材料の
作用原理はすでに冒頭に詳細に説明されている。
【0046】そのような蓄電池(貯留場所)21を有す
るそのような絶縁リング5が図4に図示されているが、
この装置は決して相転移材料を有するそのような絶縁リ
ングに限定されない。合理的には対称的配置が使用され
る、その場合には、それぞれの絶縁リング5および6は
適切に形成され、そして相転移材料を蓄電池(貯留場
所)21内に満たす。
【0047】また、軸線方向に連続して配置し、かつ互
いに接続されている多数のコレクタリングおよび絶縁リ
ングが設けられるようにそのような装置をさらに変更す
ることももちろん可能である。
【0048】図4および図5による回転子の構造は、特
に、短時間に生ずる回転子の熱負荷を補償するのに適し
ている。相転移材料を満たした蓄電池(貯留場所)21
を有する絶縁リングの適切な大きさのとき、そのような
構造は、十分な量の相転移材料が内蔵できれば、連続負
荷にも使用できる。したがって、その他の冷却装置は、
多少大きさを小さくすることができる。
【0049】
【発明の効果】本発明よれば、交流機械、特にその回転
子の特に有効な冷却を保証する冒頭に挙げた種類の交流
機械用冷却装置を提供することができる。
【0050】(請求項1)この方法では、特に外側から
のアクセスが難かしく、かつ運転中に回転子内に熱を発
生する箇所の近くにある中央の領域における回転子の有
効な冷却が行われる。冷却流体の温度および流量の予設
定(プリセット)によって、熱の除去が確実に行われ
る。
【0051】(請求項2)この方法では、回転子からの
大きな面の熱除去が達成される。同時に、この固定子自
身内に内蔵する冷却チャンネルは、もちろん回転子自身
の冷却にも行う。
【0052】(請求項3)この方法では、保持ディスク
をコレクタリングに隣接させて、さもなくば望ましくな
い加熱を生ずる領域における保持ディスクの確実な冷却
が行われるようにすることができる。熱絶縁によって、
冷却が局部的に制限して行われ、したがって局部的に特
に効果的であることが保証される。
【0053】(請求項4)この対策は、回転子への冷却
作用の確実な局部化に役立つ。
【0054】(請求項5)ガス状、流動性の、あるいは
固体の絶縁材料が使用可能であり、固定子の隣接する領
域に対する熱遮散を形成するように構成されている。
【0055】(請求項6)この方法では、回転子の大き
な面の、半径方向に延びている保持ディスクの領域が冷
却目的に利用される。
【0056】(請求項7)保持ディスクへの冷却作用の
確実な局部化が行われる。
【0057】(請求項8)回転子の均一な冷却を有して
いる対称な装置が得られる。
【0058】(請求項9)この方法では、熱除去のため
の有効な平面がかなり大きくなり、それによって冷却作
用が有利な方法で支持される。それらの歯はその場合に
は長方形、台形状または三角形状の横断面を有すること
ができる。
【0059】(請求項10)それぞれのコレクタリング
からの熱除去が支持されるので、配置された冷却チャン
ネルは特に有効に働くことができる。
【0060】(請求項11)放射による熱伝達が有利な
方法で支持される。
【0061】(請求項12、14)この方法では、運転
中に生ずる負荷の程度に応じて選択され、その場合にそ
のような相転移材料は、固体から流体へ、あるいは流体
からガス状への相転移を行うため、そのような相転移材
料が熱エネルギーを消費するという効果が利用される。
相転移中にエネルギーが吸収される限り、相転移が完全
に終るまで、さらにそれ以上の温度の上昇は妨げられ
る。
【0062】(請求項13、15)この方法では、磁石
の臨界温度を超えて、そして磁石の損傷を生ずるのが回
避される。またこの方法では、特に高い臨界温度を有し
ている永久磁石を使用しなければならないことが回避で
き、そしてそれは装置の費用に対しても有利な影響を与
える。
【0063】(請求項16)この方法では、回転子の電
気的および磁気的特性は、不利な影響を受けない。
【0064】(請求項17)現在しばしば使用されてい
るNdFeBの永久磁石に対して十分低い相転移温度を
有している。したがって、たとえば、SmCoの永久磁
石のような高限界温度を有している永久磁石を使用する
必要はない。
【0065】(請求項18)これらの追加の冷却チャン
ネルは、有利な方法で、固定子を冷却するのみならず、
隣接する回転子の領域への間接的冷却作を行うのに貢献
している。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、冷却装置を有する交流機械の概略的長
手方向の断面を示している;
【図2】図2は、本発明による冷却装置の特定の実施例
を説明するための、そのような交流機械の部分長手方向
断面を示している;
【図3】図3は、本発明による冷却装置のさらに他の実
施例を説明するための、交流機械の概略的長手方向断面
を示している;
【図4】図4は、冷却装置の特定の構造を説明するため
の、交流機械の回転子の概略的部分長手方向断面を示し
ている;
【図5】図5は、図4のA−A線に沿った図4による冷
却装置の断面を示している。
【符号の説明】
1、2、3、4 コレクタリング、 5、6 絶縁リング、 7 保持ディスク、 8、9 端部リング、 10、11 電機子コイル、 14 シーリングコンパウンド、 15、16、18、20 冷却チャンネル、 17 スペーサディスク、 19 熱絶縁、 21 貯留場所(蓄電池)、 23 カバー、 24 軸受装置、 25 回転子軸、 26 固定要素、 27 外部シールド、 29、31 歯、 30 回転子軸線、 33 チャンネルカバー、 35 基体、 36、37 磁心。
フロントページの続き (72)発明者 ベルンハルト ヴュスト ドイツ連邦共和国 89555 シュタインハ イム ホーラー−シュタイン−ヴェーグ 5 (72)発明者 ロベルト ミューラー ドイツ連邦共和国 89407 ディリンゲン ツィーゲルシュトラッセ 47

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも1つの電機子コイル(巻線)
    (10、11)を有している固定子と、電機子コイル
    (10、11)に対向している回転子(1−7)とを有
    しており、その場合に、回転子(1−7)が周辺方向に
    コレクタリング(1−4)のリング装置に交互の順に多
    数の磁性をもった磁石および磁化可能なコレクタ要素を
    有し、かつ回転子(1−7)が軸線方向に回転子軸(2
    5)に固定された保持ディスク(7)を有し、それにそ
    れぞれのコレクタリング(1−4)が固定されており、
    そしてさらに固定子に接続されている冷却装置とを有し
    ている交流機械用、詳細には交さ界磁発電機用冷却装置
    において、 冷却装置が、少なくとも1つの冷却チャネル(18、2
    0)を有し、それが保持ディスク(7)の近くにおいて
    固定子内に内蔵されていて、冷却流体を貫流可能であ
    り、そして各冷却チャンネル(18、20)が、最小の
    厚さのチャンネルカバー(33、34)および回転子と
    固定子との間の空気の間隙によって、保持ディスク
    (7)から分離されていることを特徴とする交流機械用
    冷却装置。
  2. 【請求項2】 各冷却チャンネル(18、20)が広い
    面の横断面積を有し、保持ディスク(7)に平行に延び
    ている冷却チャンネルの寸法が、対向している保持ディ
    スク(7)のほとんどの領域に亘り延びていることを特
    徴とする請求項1に記載の交流機械用冷却装置。
  3. 【請求項3】 少なくとも1つの冷却チャンネル(1
    8)が、回転子軸の軸線方向に平行に延びており、かつ
    1対の固定子部分間に設けられているスペーサディスク
    (17)に内蔵されており、そしてスペーサディスク
    (17)が保持ディスク(7)の半径方向に対向して、
    対称に配置され、かつ固定子部分に対して熱絶縁されて
    いることを特徴とする請求項1または2に記載の交流機
    械用冷却装置。
  4. 【請求項4】 スペーサディスク(17)が、非磁性体
    であり、かつよい伝熱性を有している材料から成ってお
    り、そして、スペーサディスク(17)が冷却チャンネ
    ル(18)の両側に対し、実質的に半径方向に延びてい
    る広い面の中空スペースを有し、中空スペースが隣接す
    る固定子の領域に対し熱絶縁体(19)を形成している
    ことを特徴とする請求項3に記載の交流機械用冷却装
    置。
  5. 【請求項5】 中空スペース(19)が、空気または他
    の絶縁材料で満たされていることを特徴とする請求項4
    に記載の交流機械用冷却装置。
  6. 【請求項6】 少なくとも1つの冷却チャンネル(2
    0)が、固定子の基体(35)に内蔵され、半径方向に
    延びていて保持ディスク(7)に対向していることを特
    徴とする請求項1〜5のいずれかが1項に記載の交流機
    械用冷却装置。
  7. 【請求項7】 保持ディスク(7)の反対側のそれぞれ
    の冷却チャンネル(20)に中空スペースが配置され、
    中空スペースが半径方向に延びており、かつ隣接する固
    定子の領域に対して熱絶縁体を形成していることを特徴
    とする請求項6に記載の交流機械用冷却装置。
  8. 【請求項8】 1対の対向して半径方向に延びている冷
    却チャンネル(20)が、保持ディスク(7)の両側に
    設けられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれ
    か1項に記載の交流機械用冷却装置。
  9. 【請求項9】 保持ディスク(7)および、冷却チャン
    ネル(18、20)の領域に対向している固定子の領域
    が、互いに噛み合う相補的な歯(29、31)を備えて
    おり、それが実質的に互いに平行に延びている面を有
    し、かつ空隙によって互いに分離されていることを特徴
    とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の交流機械用
    冷却装置。
  10. 【請求項10】 保持ディスク(7)が、非磁性であ
    り、しかもよい伝熱性材料、特に金属から成っているこ
    とを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の交
    流機械用冷却装置。
  11. 【請求項11】 冷却チャンネル(18、20)の領域
    において互いに対向している構成要素の材料が、放射度
    を高めるため表面処理されていることを特徴とする請求
    項1〜10のいずれか1項に記載の交流機械用冷却装
    置。
  12. 【請求項12】 保持ディスク(7)を固定している回
    転子が、少なくとも1対のコレクタリング(1、2;
    3、4)を有し、それらのコレクタリングが非磁性、か
    つ非導電性材料の絶縁リング(5、6)によって結合さ
    れており、 そして絶縁リング(5、6)内に、周辺方向に分配され
    た貯留場所(21)が加工されており、それらの貯留場
    所(21)が相転移材料で満たされ、その融点または沸
    点が所定の温度以下にある請求項1〜11のいずれか1
    項に記載の交流機械用冷却装置。
  13. 【請求項13】 相転移材料は、磁石の臨界温度以下の
    遷移温度を有していることを特徴とする請求項12に記
    載の交流機械用冷却装置。
  14. 【請求項14】 少なくとも1つの電機子コイル(巻
    線)(10、11)を有している固定子と、電機子コイ
    ル(10、11)に対向している回転子(1−7)とを
    有しており、その場合に、回転子(1−7)が周辺方向
    にコレクタリング(1−4)のリング装置に交互の順に
    多数の磁性をもった磁石および磁化可能なコレクタ要素
    を有し、かつ回転子(1−7)が軸線方向に回転子軸
    (25)に固定された保持ディスク(7)を有し、それ
    にそれぞれのコレクタリング(1−4)が固定されてお
    り、そしてさらに固定子に接続されている冷却装置とを
    有している交流機械用、詳細には交さ界磁発電機用冷却
    装置において、 保持ディスク(7)を固定している回転子が、少なくと
    も1対のコレクタリング(1、2;3、4)を有し、そ
    れらのコレクタリングが非磁性、かつ非導電性材料の絶
    縁リング(5、6)によって結合されており、 そして絶縁リング(5、6)内に、周辺方向に分配され
    た貯留場所(21)が加工されており、それらの貯留場
    所(21)が相転移材料で満たされ、その融点または沸
    点が所定の温度以下にあることを特徴とする交流機械用
    冷却装置。
  15. 【請求項15】 相転移材料は、磁石の臨界温度以下の
    転移温度を有していることを特徴とする請求項14に記
    載の交流機械用冷却装置。
  16. 【請求項16】 相転移材料が、非導電性および非磁性
    であることを特徴とする請求項12〜15のいずれか1
    項に記載の交流機械用冷却装置。
  17. 【請求項17】 相転移材料が硫黄またはヨウ素より成
    っていることを特徴とする請求項12〜16のいずれか
    1項に記載の交流機械用冷却装置。
  18. 【請求項18】 固定子は、固定子の基体の軸線方向正
    面側および/または半径方向外側に冷却流体を貫流する
    追加の冷却チャンネル(15、16)を内蔵しているこ
    とを特徴とする請求項1〜17のいずれか1項に記載の
    交流機械用冷却装置。
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