JPS63500350A - 発電機ロ−タ冷却 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発電機ロータ冷却 光」［ΦＪＬ繁一 本発明は発電機に関し、特に、各発電機の各ロータの冷却に関する。

ヌ」じと毘り 開示可能な従来技術は、下記の米国特許の通りである。

１９６１年１０月６１日にリグニーに発行された３、　００７．０６５号、１９ ６２年７月１０日にワードに発行された３、　０４　Ｓ、　９６８号、１９６６ 年７月１９日にホワイトに発行された３、　２６１．２９５号、１９７１年６月 ２８日クロイりカンプに発行された３、５８８，２９０号、１９７１年１２月２ １日にランクに発行された３、　６２９．６２８号、１９７０年３月２６日に富 士に発行された３、　６４８．０８５号、１９７９年２月１３日にハントに発行 された４、　１３９．７８９号、及び１９８６年７月１９日にゴチョウに発行さ れた４、　Ｓ　９４．５９３号。

機械電気変換器の各部品を冷却することは、有利なことであるとして長い間理解 されてきた。各部品を冷却することによって、所要装置の能力は、所要容量レベ ルで装置を破壊又は破損の可能性のある間に発生する熱が冷却剤によって除去さ れるが故に、増大する。

この能力の増大は、特に、航空機用発電機において有利となる。このような使用 において、発電機の重量は重要なことである。従って、航空機に要求される消費 電力に適合する所要能力のため、この発電機の重量はその冷却装置の効率を上げ ることによって少なくできるものである。

航空機に用いられている典型的な発電機は、ブラシレス発電機と呼称されている 。これらは主アマチュア、励磁界磁及び永久磁石発電機アマチュアとを有するス テータをまま備えている。ロータは永久磁石界磁、励磁アマチュア及び主界磁巻 線を備えている。さらに、このロータは通常全波整流器である全波又は半波整流 器を備え、この整流器は、主界磁巻線に印加する前に励磁アマチュアで発生した 交流電流を同時に直流に整流するよう励磁アマチュアが主界磁巻線を励起するべ く、前記励磁アマチュア及び主界磁巻線に相互接続されている。

さらに、ロータを冷却するため、励磁アマチュア及び主界磁巻線の両方が冷却さ れることが必要である。

又、整流器を冷却することが必要である。

一方、この整流器は常に励磁アマチュアと主界磁巻線との間に、電気的に挿入さ れ、まま、物理的にうま（挿入されている。この整流器の物理的な挿入は、ロー タ冷却剤の最小圧力低下が入口から出口の通路に流れる時に、励磁アマチュア及 び主界磁巻線を回転するロータ軸の全長に沿って冷却剤の流れを得ることに困難 を伴うことになる。

発明の要約 本発明の第１目的は新規で改良された発電機を得ることであり、さらに、本発明 の目的は発電機ロータにおける改良された冷却を得ることである。

本発明の典型的な実施例は、主アマチュアを有するステータを備えた発電機にお ける前述の目的を達成するにある。ロータはステータ内で回帆自在に設けられ、 このロータは主界磁巻線、励磁アマチュア、界磁巻線及び励磁アマチュアに相互 接続する整流器及びこの整流器を収容するハウジングとを有している。冷却手段 はロータに設けられ、ロータからの冷却剤出口と同様にロータへの冷却剤入口を 有している。第１及び第２冷却剤ボートは、ハウジング内に設けられ、各ボート のうちの一方は入口及び出口のうちの一方と液連通している。ロータ内でその両 端を有する長手導管は界磁巻線と熱交換関係に配設されている。この導管の各端 部のうちの一方は各ポートの他方と液連通し、この導管の各端部のうちの他方り 入口及び出口の他方と液連通している。

本発明の好適な実施例において、冷却剤の直列供給が達成されると、最初は整流 器ハウジングを経て二番目は導管を通過し、冷却剤の全面的な流れが整流器ハウ ジングを貫通している。

本発明のさらに好適な実施例では、整流器を備えた中空軸及びこの中空軸内に設 けられたハウジングを示して５・る。整流器ハウジングの周縁と軸の内部との間 の環状体は、冷却剤流路の一部に用いられ、ハウジンし導管と液連通する環状体 と液連通している。

本発明のさらに好適な実施例では、ハウジング冷却剤出口ボートからの冷却剤を 受け、導管の他端からの冷却剤を受けるのと同様に導管の一端に向き、さらにロ ータのだめの冷却剤出口と同様に向いている分配器を設ける構成を意図している 。

本発明の好適な実施例において、冷却剤導管ｆｆＵ形をなしており、好ましくは 、ロータの一部をなす磁性材料の基部から分離して形成された複数の導管が設は 他の目的及び利点は添付図面と共に説明する以下の構成から明らかになるであろ う。

図面の簡単な説明 第１図は本発明によって作られた発電機の断面図。

第２図は第１図の２−２線にほぼ沿って切断された発電機の断片的断面図、 第３図は第１図の５−３線にほぼ沿って切断された断片的断面図、そして、 第４図は第１図の４−４線にほぼ沿って切断された発電機内に用いられている分 配器の側面図である。

本発明により構成された発電機の好適な実施例は第１図に示されており、第１図 では、キャップ体１２によりその一端が閉じられたほぼカップ状のハウジング１ ０が示されている。このハウジングＩＯ内には、電気的巻線１６を備えた主アマ チュア１４を有するステータが設げられている。このステータは励磁界磁１８及 び永久磁石発生機又はパイロットアマチュア２０を含んでいる。

主アマチュア１４は中央開口部２２を有し、励磁界磁は同軸開口部２４を有して いる。この永久磁石発電機のためのアマチュア２２は同軸開口部２６を有してい る。開口部２２．２４及び２６内においてロータは符号２８で示されている。こ のロータ２８は、その一端がキャップ体１２に軸受３２によって保持され、その 他端がハウジング１０内の開口部３６内に設けられた一対の軸受５４Ｖｃよって 保持された中空軸３０を有し。

ている。スプライン結合体３８は、開口部２２．２４及び２６内のロータ２８を 回転するためのエンジンギヤ箱のような回転力源に接続されている。

その周縁において、軸３０は、アマチュア２０内の電流を誘導するため開口部２ ６と整列する直列に設けられた複数の磁石４０を保持している。励磁アマチュア ４４は、開口部２４内の軸３０上に位置し、適宜な整流後に永久磁石発電機のア マチュア２０に誘導される電流により励磁界磁の周知の励起の結果として通常三 相の交流電流が誘導される複数の巻線４６を有している。

ローター２８は、各巻線の端部が第１図に示されるように、各巻線４７を受ける ための複数の極内に周知の構成によって配設された開口部２２内に位置する磁性 材料４６０基部を有している。

中空軸６０の内部は、符号４８で示され、同じ内部には整流器ハウジング５０が 設けられている。この整流器ハウジング５０は環状体５２を限定するための内部 壁４８から離隔しており、この間隔は例えば各間隔子５３（１個のみしか図示さ れていない）のごとき好適な手段によって達成されている。

整流器ハウジング５０内には符号５４で示される周知の整流器５０が収容されて いる。一方、例示された整流器５４は全波整流器であり、例えば、半波整流器も 用いることができる。

ともか（、整流器５４は、励磁アマチュア巻線４６にほぼ接続されると共にロー タ２８の主界磁巻線４７にほぼ接続される複数の位相リード線５６を有している 。この整流器５４０分際の物理的構造は、巻線４６及び４７に接続されているよ うに周知のものである。

例えば、巻線４７に対する位相リード線５６の各接続のうちの１つは符号６０で 示されている。

ハウジング５０は、第１図に示されるようにハウジング５０の右側軸端上のキャ ップ体６４内に形成された複数の油又は冷却剤入口ボート６２を有している。

ハウジング５０の対向軸端には、励磁アマチュア４６に近接して環状間隔５２に 対して開（と共に放射方向に向く１個又はそれ以上の油又は冷却剤出口ボート６ ６が設けられている。

第１置換管６８はボート６２に配設された球状保持体７０を有し、この保持体７ ｏの反対に位置する置換管６８の端部には、同様の球状保持体７２が、置換管６ ８の内部が冷却刻入ロア４と液連通するようにキャップ体１２内に配設されてい る。この冷却刻入ロア４は、圧力下で冷却剤源に接続されるボス部７６に延びる キャップ体１２内に形成された導管（図示せず）によって、接続されている。

通常の場合、冷却剤は、同じものが潤滑目的のため罠用いられているようＫ、油 で構成されている。

第２置換管７８は管６８を周回していると共に、通常符号８２で示されている分 配器に設けられている一端上に設けられた球状保持体８ｏを有している。又、置 換管７８の対向端８，３は球状保持体を有すると共Ｋ、キャップ体１２内に設け られている。管６８の周囲の環状間隔８４ｉｊキャップ体１２内に形成され、好 適な通路の手段（図示せず）により、ロータに対する冷却剤出口として作用する ドレインに接続されている。この関連において、各置換管６８及び７８は、装置 すなわちキャップ体１２の静止部分間及び装置すなわちロータ２８と回転するハ ウジング５ｏと分配器８２０回転部分間を相互接続し、密閉するように、作動す る。

次に、第１図及び第４図において、分配器８２はより詳細に記載されており、複 数の等角度間隔で放射方向にて外側に形成された複数の開口凹部８６は、分配器 ８２０周縁に形成され、各軸状孔８８の手段によりハウジング５０に隣接する中 空軸３ｏの内部と液連通している。

各凹部８６は、各軸受５２に隣接する軸３ｏの端部内における対角状孔部９２（ １個のみ示されている）に対応し第１図にみられるように右側に延びる軸状溝９ ０と接続している。従って、冷却剤は連結管９４にうけられる孔部９２を経て軸 の内部に出る。この連結管９４は、ロータ２８の主界磁の巻線４７と熱交換関係 にある長手の複数の導管９８の一端９６と液連通している。第３図に最も良好に 開示されているように、各導管９８はほぼ平坦な三角形をなす断面形状を有して おり、その両側部Ｔｏｏ及び＋ｏｚ＆ｉ磁化材料よりなる２個の極部１０４及び １０６に対する巻線４８の底部に接合し、その底部１０７はロータ休４６と熱交 換関係にて接合している。

第２図に開示されているように、各導管９８はほぼＵ字形をなし、且つ、第１図 に開示されているように、連結管９４０反対端において磁化材料４８の基部から 延びるゆるみ部１０８を有している。各導管９８の端部９６を有する１個の足部 １１ｏ（第１図）は、連結管９４と液連通していると共に、反対側の足部１１２ は連結管１１６と液連通の状態で端部１１４を形成している。

従って、ハウジング５０に存在する液体は、連結管９４を介して各導管９８の各 端部９６に、及び各足部１１０を経てゆるみ部１０８に最終的には流れる。

各ゆるみ部１０８は、液体が連結管１１６内の各導管９８の各端部１１４から現 われ各足部１１２に向うように移動させる。

このような液流パターンを得るため、各導管９８がロータの磁性材料４６０基部 から分離して形成されることが望ましいことである。さらに、い（つかの導管９ ８がロータ上の極数の半分に等しくなることが望ましいことである。

連結管１１６内に受けられた液体は、対角状の直列の各孔部１２０を経て分配器 ８２内の各軸溝１２２（第１図及び第４図）Ｋ置換される。これらの溝１２２は 、互いに等角度間隔で設けられ、分配器８２０周縁に８溝９０と共に介在配列さ れ、各凹部８６間に配列された分配器８２内の各凹部＋２４ＶＣ等角度及び等間 隔で延びている。

各放射状孔部１２６は、置換管６８の外部における環状間隔部１２８に延び、置 換管７８の内部と液連通している。従って、マニホールド部１１６内で受けられ た冷却剤は対角状孔部１２０及び各軸溝１２２を経て各凹部１２４に流れる。そ こから、この冷却剤は環状間隔部１２８及び置換管７８の内部を経て、この環状 間隔部８４によって限定される冷却剤出口に流れる。

この潤滑目的のため、この分配器８２は、１個又はそれ以上の各軸溝９０から各 軸受５２に向って延びる小孔１３０を有している。

洩れを防止するため、この分配器は各軸受３２に隣接する軸３０の内壁４８に対 して密閉する周縁シール部１３２を有している。同様のシール部１３４は各凹部 ８６及び１２４を互いに分離している。励磁体の近傍における洩れはシール部１ ３６によって防止され、他の各シール部は第１図に示される位置において同様の 目的のために用いられている。

前述の説明により、冷却剤のための連続した流れパターンは、最初に整流器５４ を次に各巻線４８を冷却する冷却剤で限定される。後者に関して、種々の導管９ ８は互いに並列に接続され、流れ通路に沿って整流器５４と当然直列に接続され ている。

この構造は、同様に冷却するため整流器５４と密接に接合するハウジング５０の 内部を経て流れろ冷却剤流れを有している。励磁アマチュア４４と密合するボー ト又は各ボート６６における環状体５２内への冷却剤の現出は、ロータの主界磁 及び励磁アマチュア４４０両方から軸３０に導かれる熱を吸収するための冷却剤 となる。第１図に示されるように環状体を経て左から右へ流れる冷却剤の場合、 整流器ハウジング５０の外壁から導かれる追加熱は吸収される。

この冷却剤は、最終的には各導管に入り、各巻線４７からと同様の磁化材料の基 部４６を形成するために典型的に用いられる多層体からの熱を吸収し、その後、 ハウジング１０内に最終的ＶＣ出るために軸３０の内部に帰還する。

この構成は、実質的にその全長に沿ってロータ軸からの熱吸収と同様に冷却する ため整流器５４を経て冷却剤の全景を流すと共に、冷却を確実なものとするため 整流器に油を流すことの優先を確実にし、その後、鉄内における実質的な平行流 れがその場所罠おける効果的な冷却を得るようにしている。

この構成の特質は、装置への圧力低下が機械の効率を最大圧するために最小とな るようにするため、油又は冷却剤流れに対して最小の制限を得るようにしたこ補 正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の７第１項）昭和６２年　３月１３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．次の構成よりなる発電機： 主アマチュアを有するステータと； 前記ステータ内に回転自在に設けられたロータと、前記ロータは次の構成を含む （ａ）主界磁巻線、 （ｂ）励磁アマチュア、 （ｃ）前記界磁巻線と前記励磁アマチュアを相互接続する整流器、及び （ｄ）前記整流器を収容するハウジング；及び次の構成を含む前記ロータのため の冷却手段、（ａ）前記ハウジングの内部に接続した冷却剤入口、（ｂ）前記ハ ウジングからの出口ポート、（ｃ）各対向端部を有する前記界磁巻線と熱交換関 係にある少なくとも１個の長手導管、 （６）前記ロータからの冷却剤出口、及び（ｅ）次のための前記ロータ内の分配 器（ｉ）前記出口ポートから前記導管の一端へ冷却剤を供給し、 （ｉｉ）前記導管の他端から冷却剤を受け、前記冷却剤出口に冷却剤を供給する 。 ２．前記導管はＵ形をなしていることを特徴とする請求の範囲第１項記載の発電 機。 ３．少なくとも１個の冷却剤入口及び冷却剤出口は置換管よりなることを特徴と する請求の範囲第２項記載の発電機。 ４．前記ロータは中空軸及び前記整流器を有し、前記ハウジング、前記冷却剤入 口及び前記分配器は、前記ハウジングから軸方向に間隔をおいて設けられた前記 分配器を有する前記軸内に位置していることを特徴とする請求の範囲第３項記載 の発電機。 ５．前記出口ポートは前記分配器から離間し、前記ハウジングは、冷却剤が出口 ポートから前記分離器に流れるように前記軸が制限するべく前記軸の内部から離 隔した少なくとも一部内に設けられていることを特徴とする請求の範囲第４項記 載の発電機。 ６．次の構成よりなる発電機： 主アマチュアを有するステータと； 前記ステータ内に回転自在に設けられたロータと、前記ロータは次の構成を含む （ａ）主界磁巻線、 （ｂ）励磁アマチュア、 （ｃ）前記界磁巻線と前記励磁アマチュアを相互接続する整流器、及び （ｄ）前記整流器を収容するハウジング；及び次の構成を含む前記ロータのため の冷却手段、（ａ）前記ハウジングの内部に接続した冷却剤入口、（ｂ）前記ハ ウジングからの出口ポート、（ｃ）各対向端部を有する前記界磁巻線と熱交換関 係にある少なくとも１個の長手導管；及び前記各導管端部の第１の端部は前記出 口ポートと液連通し、前記各導管端部の第２の端部は前記冷却剤出口と液連通し ； それによつて、最初に前記整流器に延び次に前記導管に延びる連続した冷却剤流 路は、前記整流器ハウジングを経て実質的に冷却剤全ての流れを達成している。 ７．複数の前記導管が存在し、各々前記各界磁巻線と熱交換関係にあり、前記各 導管は互いに平行に設けられていることを特徴とする請求の範囲第６項記載の発 電機。 ８．前記ロータは磁性材料の基部を有し、前記各導管は前記基部から分離して形 成されると共にほぼＵ形をなしていることを特徴とする請求の範囲第７項記載の 発電機。 ９．次の構成よりなる発電機： 主アマチュアを有するステータと； 前記ステータ内に回転自在に設けられたロータと、前記ロータは次の構成を含む （ａ）主界磁巻線、 （ｂ）励磁アマチュア、 （ｃ）前記界磁巻線と前記励磁アマチュアを相互接続する整流器、そして （ｄ）前記整流器を収容するハウジング；及び次の構成を含む前記ロータのため の冷却手段、（ａ）前記ロータに対する冷却剤入口、（ｂ）前記ロータからの冷 却剤出口、 （ｃ）前記ハウジング内において互いに離間した第１及び第２冷却ポート、前記 各ポートの一方は前記入口及び出口の一方と液連通し、及び （ｄ）長手形状の導管は、前記ロータ内に位置し且つ前記巻線と熱交換関係にあ る対向端部を有し、前記各端部の一方は前記各ポートの他方と液連通し、前記各 端部の他方は前記入口及び出口の他方と液連通している。