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公開番号2023171273
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-12-01
出願番号2023072834
出願日2023-04-27
発明の名称同期電気機械およびそのような機械を備える船舶
出願人ジーイーエナジーパワーコンバージョンテクノロジーリミテッド,GE Energy Power Conversion Technology Ltd.
代理人個人,個人
主分類H02K 1/18 20060101AFI20231124BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】同期電気機械およびそのような機械を備える船舶を提供する。
【解決手段】同期電気機械8は、ステータ9と巻線ロータ10とを備え、ステータは、複数の相を備え、各相は、互いに接続されたコイル13と、ステータフレーム11上に固定され、ステータ直径に沿って均等に分散されたステータ磁極コア12とを備え、各コイルは、異なるステータ磁極コアの周りに巻回されてステータ磁極を形成し、各相は、同数のステータ磁極を備え、各相のステータ磁極は、ステータフレーム内に配置されて同心巻線ステータを形成する。ロータ10は、ロータ10及びロータコイル14の周りに均等に分布した複数のロータ磁極コア14を備え、各ロータコイルは、ロータ磁極を形成するために異なるロータ磁極コアの周りに巻き付けられる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ステータ（９）と巻線ロータ（１０）とを備える同期電気機械（８）であって、
前記ステータは複数の相を備え、各相は、互いに接続されたとを備えコイル（１３）と、ステータフレーム（１１）に固定され、ステータ直径に沿って均等に配置された複数の磁気ステータ磁極コア（１２）とを含み、各コイルは異なる磁気ステータ磁極コアの周りに巻かれて磁気ステータ磁極を形成し、各相が同数のステータ磁極を含み、各相の前記ステータ磁極が前記ステータフレーム内に配置されて同心巻線ステータを形成し、前記ロータ（１０）が、前記ロータ（１０）及び複数のロータコイル（１４）の周りに均等に分布した複数のロータ磁極コア（１４）を含み、各ロータコイルが異なるロータ磁極コアの周りに巻かれてロータ磁極を形成する、同期電気機械。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記複数のステータ磁極コア（１２）は前記ステータフレーム（１１）に第１の取り外し可能な固定手段で固定され、複前記数のロータ磁極コア（１４）はロータシャフト（１０ａ）に第２の取り外し可能な固定手段で固定される、請求項１に記載の同期電気機械。
【請求項３】
前記第１の取り外し可能な固定手段は、前記ステータフレーム（１１）の長手方向に均等に配置された穴（１８）を貫通する第１の複数のねじ（１７）と、各ステータ磁極コア（１２）に組み込まれたテーパ状保持手段（１９）とを備え、前記第１の複数のねじは、前記テーパ状保持手段に係合し、前記第２の取り外し可能な固定手段は、前記複数のロータ磁極コア（１４）の長手方向に均等に配置された複数の穴（２７）を貫通する第２の複数のねじ（２６）を備え、前記ロータシャフト（１０ａ）は、前記第２の複数のねじが係合する複数のテーパ状穴（２８）を備える、請求項２に記載の同期電気機械。
【請求項４】
非磁性シム（２５）が各磁気ステータパッド磁極コア（１２）と前記ステータフレーム（１１）の間に介在される、請求項１乃至３のいずれかに記載の同期電気機械。
【請求項５】
前記ステータ（９）の長手方向に延在する各ステータ磁極コア（１２）は、前記ステータフレーム（１１）と接触する前記ステータ磁極コアの表面（３０）上に少なくとも１つの冷却溝（２９）を備え、前記少なくとも１つの冷却溝および前記ステータフレーム（１１）の接触面が冷却チャネル（３１）を形成するように、前記長手方向に沿って延在する、請求項１乃至４のいずれかに記載の同期電気機械。
【請求項６】
各ステータ磁極コア（１２）は、複数の磁気要素（３４）を備え、隣接する２つの磁気要素は、半径方向冷却ダクト（３６）を形成する空隙によって分離されている、請求項１乃至５のいずれかに記載の同期電気機械。
【請求項７】
前記ステータフレーム（１１）は、複数の冷却ダクト（３６）内を循環する冷却流体が前記ステータから複数の開口（３９）を通って逃げるように、前記ステータフレームの側面上に前記複数の開口（３９）を備える、請求項６に記載の同期電気機械。
【請求項８】
前記ステータフレーム（１１）は、前記複数の冷却ダクト（３６）内を循環する冷却流体が開口部を通ってステータから逃げるように、各端部に開口部（４０）を備える。請求項６に記載の同期電気機械。
【請求項９】
各ステータ磁極コア（１２）は、少なくとも１つのタイロッド（２３、２４）と、前記ステータ磁極コアの各端部にある１つのエンドプレート（３７、３８）とを備え、前記タイロッドは、前記ステータ磁極コアを貫通して、前記ステータフレームに固定された２つのエンドプレートを接続する、請求項５乃至８のいずれかに記載の同期電気機械。
【請求項１０】
前記巻線ロータ（１０）は、前記ステータ（９）に収容されている、請求項１乃至９のいずれかに記載の同期電気機械。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気回転機械に関し、より詳細には、巻線ロータ（wounded rotor）を備える同期電気機械に関する。本発明はまた、そのような同期電気機械を備える船舶に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
本明細書において、「船舶（ボート：boat）」は、航行（sail）するように設計された任意のタイプの電動浮体式船舶または乗り物（motorized floating vessel or vehicle）を意味するものとする。船舶は、ディーゼルエンジンと、基板ネットワーク（board network）に電力を供給する複数の発電機と、推進用の複数の電気モータとを備える主電気推進システムを備えることができる。タービンに推進力を加えるために、および／またはネットワークに電力を加えるために、推進用の主電気モータとプロペラの間に複数の追加の電気機械も使用される。複数の追加の電気機械は、５０～１００ｒｐｍで最大１０ＭＷに達することができる。追加の電気機械は、一般に、永久磁石ロータまたは巻線ロータのいずれかで作られた同期機械である。
【０００３】
追加の電気機械が船舶に実装されると、各機械のために確保される空間は限られ、各機械のトルク質量比は、信頼性、サービスの継続性、および効率性と同様に重要な点である。永久磁石ロータの輸送、製造、組み立て又は修理は、非常に複雑であり、複数の非磁性ツールを必要とする。
【０００４】
さらに、ロータの永久磁石のために、同期電気機械のステータ内のロータの組み立ては、時間のかかる特定の組み立て手順を必要とする。そのような機械は、ほとんどの場合、ステータを冷却するために軸冷却（axial cooling）を実施する。
【０００５】
冷却流体は、ステータの隣接するコイル間のみを通過し、ステータ内にホットスポットを生成し、したがってトルク密度を制限する。
【０００６】
巻線ロータ同期機械（wounded rotor synchronous machines）は、永久磁石同期機械よりも性能が低いことが知られている。巻線ロータ同期機械は、ロータ巻線内を循環する電流に起因して、より高い熱損失を生成する。したがって、従来技術による同期電気機械（synchronous electrical machines）に関する欠点を改善することが提案される。
【発明の概要】
【０００７】
上記に鑑みて、本発明は、ステータと巻線ロータとを備える同期電気機械を提案する。ステータは、複数の相を備え、各相は、一緒に接続されたコイルと、ステータフレーム上に固定され、ステータ直径に沿って均等に分散されたステータ磁極コアとを備え、各コイルは、異なるステータ磁極コアの周りに巻回されてステータ磁極を形成し、各相は、同数のステータ磁極（a same number of magnetic stator poles）を備え、各相のステータ磁極は、ステータフレーム内に配置されて同心巻線ステータ（concentric winding stator）を形成する。
【０００８】
ロータは、ロータおよびロータコイルの周りに均等に分散された複数の磁気ロータ磁極コアを備え、各ロータコイルは、異なる磁気ロータ磁極コアの周りに巻き付けられて、磁気ロータ磁極を形成する。
【０００９】
有利なことに、ステータ磁極コアは第１の取り外し可能な固定手段（first removable fasting means）を用いてステータフレームに固定され、ロータ磁極コアは第２の取り外し可能な固定手段を用いてロータシャフトに固定される。
【００１０】
好ましくは、第１の取り外し可能な固定手段は、ステータフレームの長手方向に均等に配置された孔を貫通する第１のねじと、ステータ磁極コアに組み込まれ、テーパ保持手段に係合されたテーパ保持手段とを備え、第２の取り外し可能な固定手段は、ロータ磁極コアの長手方向に均等に配置された孔を貫通する第２のねじを備え、ロータ軸は、第２のねじが係合するテーパ孔を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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