発電機の冷却構造
【課題】軸方向寸法を小さくすると共に、効果的な冷却をする。
【解決手段】サポートコーン２１０に対してロータ２３０は回転自在に支持され、ハウジング２２０はサポートコーン２１０に固定設置され、ステータ２４０はハウジング２２０の内周面に配置されてロータ２３０に対向している。サポートコーン２１０には軸方向に並んで供給口２１１と排気口２１２を形成している。仕切板２５０により、サポートコーン２１０とロータ２３０との間の空間は、供給口２１１側と排気口２１２側とに仕切られる。このため、供給口２１１から送り出された空気は、ブラケット２２３側に回ってから軸方向に流通し、ブラケット２２２側に至ってから、排気口２１２から排気される。空気が軸方向に流通するため、ロータ２３０及びステータ２４０の冷却効率が向上する。またサポートコーン２１０に、供給口２１１と排気口２１２を形成するため、軸方向寸法が短くなる。
【解決手段】サポートコーン２１０に対してロータ２３０は回転自在に支持され、ハウジング２２０はサポートコーン２１０に固定設置され、ステータ２４０はハウジング２２０の内周面に配置されてロータ２３０に対向している。サポートコーン２１０には軸方向に並んで供給口２１１と排気口２１２を形成している。仕切板２５０により、サポートコーン２１０とロータ２３０との間の空間は、供給口２１１側と排気口２１２側とに仕切られる。このため、供給口２１１から送り出された空気は、ブラケット２２３側に回ってから軸方向に流通し、ブラケット２２２側に至ってから、排気口２１２から排気される。空気が軸方向に流通するため、ロータ２３０及びステータ２４０の冷却効率が向上する。またサポートコーン２１０に、供給口２１１と排気口２１２を形成するため、軸方向寸法が短くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】実開昭６３−１１３４５６
【特許文献２】特開２００６−２３０１５５
【特許文献３】特開２００２−３５４７５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
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軸方向に沿いずれた位置に形成されており、
前記サポートコーンの軸方向に関して前記供給口と前記排気口の間の位置に配置されて、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、前記供給口側の空間と前記排気口側の空間とに仕切る仕切板を備えたことを特徴とする。
【００２８】
また本発明の構成は、
前記供給口から前記ハウジング内に送り出された空気を、前記ブラケットのうち前記供給口側のブラケットに向けて流すように空気の流通方向を変化させるために、前記供給口に対して斜めになった状態で対向する傾斜面を有するリブが、前記仕切板に取り付けられていることを特徴とする。
【００２９】
また本発明の構成は、
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。
【発明の効果】
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】実施例３で用いる覆い部材を示す斜視図。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】発電設備を示す構成図。
【図８】従来の風力発電用の発電機を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【実施例１】
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【実施例２】
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【実施例３】
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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１３０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。
【００５９】
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。
【００６０】
他の部分の構成は、図１に示す実施例１と同様である。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【符号の説明】
【００６５】
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
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】実開昭６３−１１３４５６
【特許文献２】特開２００６−２３０１５５
【特許文献３】特開２００２−３５４７５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
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軸方向に沿いずれた位置に形成されており、
前記サポートコーンの軸方向に関して前記供給口と前記排気口の間の位置に配置されて、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、前記供給口側の空間と前記排気口側の空間とに仕切る仕切板を備えたことを特徴とする。
【００２８】
また本発明の構成は、
前記供給口から前記ハウジング内に送り出された空気を、前記ブラケットのうち前記供給口側のブラケットに向けて流すように空気の流通方向を変化させるために、前記供給口に対して斜めになった状態で対向する傾斜面を有するリブが、前記仕切板に取り付けられていることを特徴とする。
【００２９】
また本発明の構成は、
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。
【発明の効果】
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】実施例３で用いる覆い部材を示す斜視図。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】発電設備を示す構成図。
【図８】従来の風力発電用の発電機を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
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。
【実施例１】
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【実施例２】
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【実施例３】
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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１３０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。
【００５９】
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。
【００６０】
他の部分の構成は、図１に示す実施例１と同様である。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【符号の説明】
【００６５】
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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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法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軸方向に沿いずれた位置に形成されており、
前記サポートコーンの軸方向に関して前記供給口と前記排気口の間の位置に配置されて、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、前記供給口側の空間と前記排気口側の空間とに仕切る仕切板を備えたことを特徴とする発電機の冷却構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記供給口から前記ハウジング内に送り出された空気を、前記ブラケットのうち前記供給口側のブラケットに向けて流すように空気の流通方向を変化させるために、前記供給口に対して斜めになった状態で対向する傾斜面を有するリブが、前記仕切板に取り付けられていることを特徴とする発電機の冷却構造。
【請求項３】
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。
【請求項１】
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法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軸方向に沿いずれた位置に形成されており、
前記サポートコーンの軸方向に関して前記供給口と前記排気口の間の位置に配置されて、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、前記供給口側の空間と前記排気口側の空間とに仕切る仕切板を備えたことを特徴とする発電機の冷却構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記供給口から前記ハウジング内に送り出された空気を、前記ブラケットのうち前記供給口側のブラケットに向けて流すように空気の流通方向を変化させるために、前記供給口に対して斜めになった状態で対向する傾斜面を有するリブが、前記仕切板に取り付けられていることを特徴とする発電機の冷却構造。
【請求項３】
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１００４５８（Ｐ２０１２−１００４５８Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４７０４０（Ｐ２０１０−２４７０４０）
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【出願人】（０００００６１０５）株式会社明電舎 (1,739)
【Ｆターム（参考）】
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