JPH02238178A - 横軸水車発電機の軸受冷却装置 - Google Patents
横軸水車発電機の軸受冷却装置Info
- Publication number
- JPH02238178A JPH02238178A JP1057525A JP5752589A JPH02238178A JP H02238178 A JPH02238178 A JP H02238178A JP 1057525 A JP1057525 A JP 1057525A JP 5752589 A JP5752589 A JP 5752589A JP H02238178 A JPH02238178 A JP H02238178A
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- Japan
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- groove
- rotating shaft
- bearing
- pipe
- thrust
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-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Hydraulic Turbines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
この発明は、横軸水車発電機の回転軸にヒートパイプを
形成した軸受冷却装置に関する。
形成した軸受冷却装置に関する。
約1000kw以上の横軸水車発電機の軸受の冷却は通
常水冷のオイルクーラによって潤滑油を冷却し潤滑油を
循環ポンプによって循環している。 第4図はジャーナル軸受1およびスラスト軸受3を備え
た従来の横軸水車発電機の水冷オイルクーラによる軸受
冷却装置を示し、ジャーナル軸受1およびスラスト軸受
3から発生する熱は、潤滑油5に吸収される。熱を吸収
した潤滑油は別置された給水ボンブ13および給水配管
14を備えた水冷オイルクーラ10で冷却されジャーナ
ル軸受およびスラスト軸受へ循環される。 しかし、軸受潤滑油の冷却に水冷オイルクーラ10を使
用すると給水ボンプ13,給水配管14循環ポンプ11
および油配管12等の高価な設備が必要となり、これ等
の設備の保守・点検に労力を要する欠点があった。また
汚れた冷却水を使用)すれば、給水配管14に目づまり
を生じたり、給水配管14に腐食を生じて漏水事故を発
生することがあった。 第5図は従来例による横軸水車発電機の回転軸ヒートパ
イプを利用した軸受冷却装置を示し、回転軸4の内部を
中空として作動液20を封入し、軸受側を発熱部としラ
ンナー6の蒸気空間8を凝縮部とするヒートパイプを形
成している。 第5図において、2は軸受スタンド、4は回転軸、6は
ランナー、7は回転軸ヒートパイプ、8は蒸気空間20
は作動液、22はスラストカラーである。 第5図において、ジャーナル軸受1およびスラスト軸受
3で発生した熱の大部分は回転軸ヒートパイプ7へ熱が
流入するが、この際スラスト軸受3は ■発熱部とヒートパイプ蒸発面までの熱伝導の距離が長
い。 ■スラストカラ−22内の熱伝導およびヒートバイプ蒸
発面での熱流束(W/cm”)が大きい。 ■スラストカラ−22は通常厚さが一様に設計するため
、スラストカラ−22の発熱部から回転軸の中心部へ向
かうにしたがい熱伝導面積が小さくなるとともに、蒸発
面の面積も小さくなる。 これらによりスラストカラーの発熱部からヒートパイプ
表面までの熱抵抗の増大(温度差が大きくなる)とヒー
トパイプの蒸発面での熱流束が大きくなることによる熱
抵抗の増大により温度差が大きくなることで、軸受部の
温度が許容値以上となるため、出力約1000kw以上
の横軸水車発電機の軸受冷却装置への適用は困難であっ
た。 また、第6図に示すようにスラストカラ−22に中空部
9を設けこの中空部9を回転軸ヒートパイプ7の凝縮部
と連通させてスラスト軸受3のスラストカラ−22の発
熱部から作動流体20間の熱伝導部分および水車側の作
動流体20から流水間の熱伝導部分は、出力が増せば増
す程肉厚が厚くなり、しかも熱流束も増すため、熱伝導
部分での熱抵抗は熱伝導距離×熱流束の積に正比例して
熱伝導抵抗(温度差)が大きくなることで、軸受部の温
度が許容値以上となるため、出力1000kw以上の横
軸水車発電機の軸受冷却装置への適用は困難である。
常水冷のオイルクーラによって潤滑油を冷却し潤滑油を
循環ポンプによって循環している。 第4図はジャーナル軸受1およびスラスト軸受3を備え
た従来の横軸水車発電機の水冷オイルクーラによる軸受
冷却装置を示し、ジャーナル軸受1およびスラスト軸受
3から発生する熱は、潤滑油5に吸収される。熱を吸収
した潤滑油は別置された給水ボンブ13および給水配管
14を備えた水冷オイルクーラ10で冷却されジャーナ
ル軸受およびスラスト軸受へ循環される。 しかし、軸受潤滑油の冷却に水冷オイルクーラ10を使
用すると給水ボンプ13,給水配管14循環ポンプ11
および油配管12等の高価な設備が必要となり、これ等
の設備の保守・点検に労力を要する欠点があった。また
汚れた冷却水を使用)すれば、給水配管14に目づまり
を生じたり、給水配管14に腐食を生じて漏水事故を発
生することがあった。 第5図は従来例による横軸水車発電機の回転軸ヒートパ
イプを利用した軸受冷却装置を示し、回転軸4の内部を
中空として作動液20を封入し、軸受側を発熱部としラ
ンナー6の蒸気空間8を凝縮部とするヒートパイプを形
成している。 第5図において、2は軸受スタンド、4は回転軸、6は
ランナー、7は回転軸ヒートパイプ、8は蒸気空間20
は作動液、22はスラストカラーである。 第5図において、ジャーナル軸受1およびスラスト軸受
3で発生した熱の大部分は回転軸ヒートパイプ7へ熱が
流入するが、この際スラスト軸受3は ■発熱部とヒートパイプ蒸発面までの熱伝導の距離が長
い。 ■スラストカラ−22内の熱伝導およびヒートバイプ蒸
発面での熱流束(W/cm”)が大きい。 ■スラストカラ−22は通常厚さが一様に設計するため
、スラストカラ−22の発熱部から回転軸の中心部へ向
かうにしたがい熱伝導面積が小さくなるとともに、蒸発
面の面積も小さくなる。 これらによりスラストカラーの発熱部からヒートパイプ
表面までの熱抵抗の増大(温度差が大きくなる)とヒー
トパイプの蒸発面での熱流束が大きくなることによる熱
抵抗の増大により温度差が大きくなることで、軸受部の
温度が許容値以上となるため、出力約1000kw以上
の横軸水車発電機の軸受冷却装置への適用は困難であっ
た。 また、第6図に示すようにスラストカラ−22に中空部
9を設けこの中空部9を回転軸ヒートパイプ7の凝縮部
と連通させてスラスト軸受3のスラストカラ−22の発
熱部から作動流体20間の熱伝導部分および水車側の作
動流体20から流水間の熱伝導部分は、出力が増せば増
す程肉厚が厚くなり、しかも熱流束も増すため、熱伝導
部分での熱抵抗は熱伝導距離×熱流束の積に正比例して
熱伝導抵抗(温度差)が大きくなることで、軸受部の温
度が許容値以上となるため、出力1000kw以上の横
軸水車発電機の軸受冷却装置への適用は困難である。
バルプ水車やカブラン水車の回転軸は、従来より回転軸
の中心部に穴を開けて水車ランナー羽根角度を出力によ
り可変とするように制御するため使用しているので、こ
れらの水車の回転軸の軸穴を回転軸ヒートバイプに使用
することは困難である。 また軸穴を回転軸ヒートパイプとする方法では、万一軸
にクランクや溶接不良が生じた場合には、短時間で作動
流体を放出して空気を前記回転軸ヒートバイプ内に吸収
し、ヒートパイプとしての機能をしなくなったり、また
は冷却性能が低下し軸受部の温度を許容値以下とするこ
とが困難となる等の問題があった。 この発明は、横軸水車発電機のジャーナル軸受およびス
ラスト軸受から発生する熱を回転軸ヒートパイプによっ
て冷却するさいに、発熱部がら作動液への熱伝導抵抗な
らびに作動液から擬縮部への熱伝導抵抗を少なくすると
ともに、回転軸の中心の軸穴を利用しないようにした横
軸水車発電機の軸受冷却装置を提供することを目的とす
る。
の中心部に穴を開けて水車ランナー羽根角度を出力によ
り可変とするように制御するため使用しているので、こ
れらの水車の回転軸の軸穴を回転軸ヒートバイプに使用
することは困難である。 また軸穴を回転軸ヒートパイプとする方法では、万一軸
にクランクや溶接不良が生じた場合には、短時間で作動
流体を放出して空気を前記回転軸ヒートバイプ内に吸収
し、ヒートパイプとしての機能をしなくなったり、また
は冷却性能が低下し軸受部の温度を許容値以下とするこ
とが困難となる等の問題があった。 この発明は、横軸水車発電機のジャーナル軸受およびス
ラスト軸受から発生する熱を回転軸ヒートパイプによっ
て冷却するさいに、発熱部がら作動液への熱伝導抵抗な
らびに作動液から擬縮部への熱伝導抵抗を少なくすると
ともに、回転軸の中心の軸穴を利用しないようにした横
軸水車発電機の軸受冷却装置を提供することを目的とす
る。
上記目的は、ランナーと直結する回転軸がケーシング外
部のジャーナル軸受およびスラスト軸受により水平に支
承され、前記回転軸内に前記ジャーナル軸受およびスラ
スト軸受を発熱部とし、水路に露出するランナー側通水
部を凝縮部とする回転軸ヒートパイプを形成する横軸水
車発電機において、前記スラスト軸受のスラストカラー
のスラスト面付近に穿たれた半径方向の溝と、この溝に
連通し回転軸の外径側に軸方向に穿たれた溝とからなる
複数のL字状溝を設け、このL字状溝にL字状パイプを
埋設するとともにこのL字状パイプに作動液を封入して
ヒートパイプを形成した横軸水車発電機の軸受冷却装置
によって達成される。
部のジャーナル軸受およびスラスト軸受により水平に支
承され、前記回転軸内に前記ジャーナル軸受およびスラ
スト軸受を発熱部とし、水路に露出するランナー側通水
部を凝縮部とする回転軸ヒートパイプを形成する横軸水
車発電機において、前記スラスト軸受のスラストカラー
のスラスト面付近に穿たれた半径方向の溝と、この溝に
連通し回転軸の外径側に軸方向に穿たれた溝とからなる
複数のL字状溝を設け、このL字状溝にL字状パイプを
埋設するとともにこのL字状パイプに作動液を封入して
ヒートパイプを形成した横軸水車発電機の軸受冷却装置
によって達成される。
スラスト軸受のスラストカラーのスラスト面付近に穿た
れた半径方向の溝と、この溝に連通し回転軸の外径側に
軸方向に穿たれた溝とからなる複数のL字状溝を設け、
このL字状溝にL字状パイプを埋設するとともに、この
L字状パイプに作動液を封入して回転軸ヒートパイプを
形成したので、スラストカラ一の摺動部から作動液まで
の熱伝導距離と、ジャーナル軸受摺動部から作動液まで
の熱伝導距離を短縮するとともに、通水部とヒートパイ
プ凝縮部までの熱伝導距離を短くすることにより、熱伝
動抵抗を小さくできる。
れた半径方向の溝と、この溝に連通し回転軸の外径側に
軸方向に穿たれた溝とからなる複数のL字状溝を設け、
このL字状溝にL字状パイプを埋設するとともに、この
L字状パイプに作動液を封入して回転軸ヒートパイプを
形成したので、スラストカラ一の摺動部から作動液まで
の熱伝導距離と、ジャーナル軸受摺動部から作動液まで
の熱伝導距離を短縮するとともに、通水部とヒートパイ
プ凝縮部までの熱伝導距離を短くすることにより、熱伝
動抵抗を小さくできる。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を説明する。第1
図はこの発明の実施例による横軸水車発電機の軸受冷却
装置の断面図、第2図は第1図のA−A断面図、第3図
は第1図のB−B断面図であり、第4図,第5図および
第6図と同じ部位は同じ番号を付してある。 第1図において、ランナー6と直結する回転軸4がケー
シングを貫通し、回転軸4を軸受スタンド2に収容され
たジャーナル軸受1およびスラスト軸受3より水平に支
持し、回転軸4の他端には図示されていない発電機を結
合している。軸受スタンド2には潤滑油5を封入してい
る。回転軸4の外周側のスラスト軸受3のスラストカラ
ー22のスラスト面付近に半径方向の溝を設けるととも
に、凝縮部側のランナー6の近傍までの回転軸外径に溝
を設けスラストカラ−22の前記溝と連通させてL字状
溝24を形成している。前記L字状溝24は複数個配置
し、このL字状溝24にL字状パイプ25を埋設しこの
L字状パイプ25に作動液を封入してヒートパイプを形
成した。 16は上ぶた,17はガイドヘーン,18吸出管,19
は通水管である。 前記L字状バイブ25のスラスト側表面にドーナツ状の
薄肉円板26を装着し、ジャーナル部から通水部間には
薄肉円筒27を装着しロー付または溶接等で固定し電熱
的に良好な接触となるように構成する。前記L字状溝2
4取り付け位置の回転軸4はスラストカラー22を除き
ほぼ同径とな.] っている。第1図における回転軸ヒートパイプ7はスラ
ストカラ−22とジャーナル軸受1とを発熱部とし、ラ
ンナー6側のランナー漏水と、バランスパイプから通水
管19への通水部を凝縮部とするように構成している。 第2図において、回転軸4の外径側の溝にL字状バイプ
25を複数本装着後、外表部に薄肉円筒27を被せてい
る。19は通水管でありここに水を流して前記回転軸ヒ
ートパイプ7を冷却する。 第3図において回転軸4とスラストカラ−22のスラス
ト面付近に斜めに6本の溝を穿ち、この溝にそれぞれL
字状パイプ25を装着後外表面に薄肉円板26を取り付
けてある。 回転軸4がスラスト力を受けスラスト軸受3とスラスト
カラ−22が摩擦により発熱すると、前記スラスト軸受
3のパッド部の熱は潤滑油5に伝えられて藤発し、蒸気
となって凝縮部であるランナー側に移動し、凝縮して液
体となる。この液体は回転軸4の回転による遠心力の平
滑作用と重力により、発熱部側へ作動液を還流させる。 また油に伝達された熱の一部は軸受スタンドの外表面か
ら空気中に放熱される。 作動液は、常時スラスト軸受を満たす量を封入する。ジ
ャーナル軸受1の熱はスラスト軸受3で蒸発して凝縮部
(通水部)で凝縮し、液体となり帰還するさい、ジャー
ナル部で蒸発し凝縮部に同じように移動し、凝縮して液
体となって遠心力により発熱部へ帰還するように構成し
てある。凝縮部はランナボスシール部および通水管19
がらなり、これ等の部分に通水して冷却する。
図はこの発明の実施例による横軸水車発電機の軸受冷却
装置の断面図、第2図は第1図のA−A断面図、第3図
は第1図のB−B断面図であり、第4図,第5図および
第6図と同じ部位は同じ番号を付してある。 第1図において、ランナー6と直結する回転軸4がケー
シングを貫通し、回転軸4を軸受スタンド2に収容され
たジャーナル軸受1およびスラスト軸受3より水平に支
持し、回転軸4の他端には図示されていない発電機を結
合している。軸受スタンド2には潤滑油5を封入してい
る。回転軸4の外周側のスラスト軸受3のスラストカラ
ー22のスラスト面付近に半径方向の溝を設けるととも
に、凝縮部側のランナー6の近傍までの回転軸外径に溝
を設けスラストカラ−22の前記溝と連通させてL字状
溝24を形成している。前記L字状溝24は複数個配置
し、このL字状溝24にL字状パイプ25を埋設しこの
L字状パイプ25に作動液を封入してヒートパイプを形
成した。 16は上ぶた,17はガイドヘーン,18吸出管,19
は通水管である。 前記L字状バイブ25のスラスト側表面にドーナツ状の
薄肉円板26を装着し、ジャーナル部から通水部間には
薄肉円筒27を装着しロー付または溶接等で固定し電熱
的に良好な接触となるように構成する。前記L字状溝2
4取り付け位置の回転軸4はスラストカラー22を除き
ほぼ同径とな.] っている。第1図における回転軸ヒートパイプ7はスラ
ストカラ−22とジャーナル軸受1とを発熱部とし、ラ
ンナー6側のランナー漏水と、バランスパイプから通水
管19への通水部を凝縮部とするように構成している。 第2図において、回転軸4の外径側の溝にL字状バイプ
25を複数本装着後、外表部に薄肉円筒27を被せてい
る。19は通水管でありここに水を流して前記回転軸ヒ
ートパイプ7を冷却する。 第3図において回転軸4とスラストカラ−22のスラス
ト面付近に斜めに6本の溝を穿ち、この溝にそれぞれL
字状パイプ25を装着後外表面に薄肉円板26を取り付
けてある。 回転軸4がスラスト力を受けスラスト軸受3とスラスト
カラ−22が摩擦により発熱すると、前記スラスト軸受
3のパッド部の熱は潤滑油5に伝えられて藤発し、蒸気
となって凝縮部であるランナー側に移動し、凝縮して液
体となる。この液体は回転軸4の回転による遠心力の平
滑作用と重力により、発熱部側へ作動液を還流させる。 また油に伝達された熱の一部は軸受スタンドの外表面か
ら空気中に放熱される。 作動液は、常時スラスト軸受を満たす量を封入する。ジ
ャーナル軸受1の熱はスラスト軸受3で蒸発して凝縮部
(通水部)で凝縮し、液体となり帰還するさい、ジャー
ナル部で蒸発し凝縮部に同じように移動し、凝縮して液
体となって遠心力により発熱部へ帰還するように構成し
てある。凝縮部はランナボスシール部および通水管19
がらなり、これ等の部分に通水して冷却する。
この発明によれば、スラスト軸受のスラストヵラー付近
に穿たれた半径方向の溝と、この溝に連通し回転軸の外
径に軸方向に穿たれた溝とがらなるL字状溝を設け、こ
のL字状溝にL字状パイプを埋設するとともにこのL字
状パイプに作動液を封入してヒートパイプを形成したこ
とにより、■スラスト軸受摺動部およびジャーナル軸受
摺動部から作動′液までの熱伝導距離と、ヒートパイプ
凝縮部から通水冷却部までの熱伝導距離を短縮させ、ヒ
ートパイプの熱伝導抵抗を小さくしてヒートパイプの冷
却効果を高めることができる。 ■軸穴を制御用に使用するバルブ水車などの軸受冷却に
も使用できる。 ■複数のL字状パイプを使用するため、万一一部のL字
状パイプが性能を定価しても、冷却性能上の影響が少な
《、事故を生ずる恐れがない。 ■回転軸およびスラストカラーの表面に加工するので、
加工作業が容易である。 以上により、軸受冷却装置の信頼性を向上させ、出力1
000KW級以上の横軸水車発電機または横軸ポンプな
どの軸受冷却に使用することができる。
に穿たれた半径方向の溝と、この溝に連通し回転軸の外
径に軸方向に穿たれた溝とがらなるL字状溝を設け、こ
のL字状溝にL字状パイプを埋設するとともにこのL字
状パイプに作動液を封入してヒートパイプを形成したこ
とにより、■スラスト軸受摺動部およびジャーナル軸受
摺動部から作動′液までの熱伝導距離と、ヒートパイプ
凝縮部から通水冷却部までの熱伝導距離を短縮させ、ヒ
ートパイプの熱伝導抵抗を小さくしてヒートパイプの冷
却効果を高めることができる。 ■軸穴を制御用に使用するバルブ水車などの軸受冷却に
も使用できる。 ■複数のL字状パイプを使用するため、万一一部のL字
状パイプが性能を定価しても、冷却性能上の影響が少な
《、事故を生ずる恐れがない。 ■回転軸およびスラストカラーの表面に加工するので、
加工作業が容易である。 以上により、軸受冷却装置の信頼性を向上させ、出力1
000KW級以上の横軸水車発電機または横軸ポンプな
どの軸受冷却に使用することができる。
第1図はこの発明の実施例による横軸水車発電機の軸受
冷却装置の断面図、第2図は第1図のA一A断面図、第
3図は第1図のB−B断面図、第4図は従来の横軸水車
発電機の水冷オイルクーラによる軸受冷却装置の断面図
、第5図は従来例による横軸水車発電機の回転軸ヒート
パイプを利用した軸受冷却装置の断面図、第6図は他の
従来例による回転軸ヒートパイプを利用した軸受冷却装
置の断面図である。 1:ジャーナル軸受、3:スラスト軸受、4一回転軸、
6:ランナー、7:回転軸ヒートバイプ、8:蒸気空間
、20:作動液、22:スラストカラー、24:L字状
溝、25:L字状パイプ、26:薄肉円板、27:薄肉
円筒。 第4図 第1図 第2図 第3図 第5図
冷却装置の断面図、第2図は第1図のA一A断面図、第
3図は第1図のB−B断面図、第4図は従来の横軸水車
発電機の水冷オイルクーラによる軸受冷却装置の断面図
、第5図は従来例による横軸水車発電機の回転軸ヒート
パイプを利用した軸受冷却装置の断面図、第6図は他の
従来例による回転軸ヒートパイプを利用した軸受冷却装
置の断面図である。 1:ジャーナル軸受、3:スラスト軸受、4一回転軸、
6:ランナー、7:回転軸ヒートバイプ、8:蒸気空間
、20:作動液、22:スラストカラー、24:L字状
溝、25:L字状パイプ、26:薄肉円板、27:薄肉
円筒。 第4図 第1図 第2図 第3図 第5図
Claims (1)
- 1)ランナーと直結する回転軸がケーシング外部のジャ
ーナル軸受およびスラスト軸受により水平に支承され、
前記回転軸内に前記ジャーナル軸受およびスラスト軸受
を発熱部とし、水路に露出するランナー側通水部を凝縮
部とする回転軸ヒートパイプを形成する横軸水車発電機
において、前記スラスト軸受のスラストカラーのスラス
ト面付近に穿たれた半径方向の溝と、この溝に連通し回
転軸の外径側に軸方向に穿たれた溝とからなる複数のL
字状溝を設け、このL字状溝にL字状パイプを埋設する
とともにこのL字状パイプに作動液を封入してヒートパ
イプを形成したことを特徴とする横軸水車発電機の軸受
冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057525A JPH02238178A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1057525A JPH02238178A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02238178A true JPH02238178A (ja) | 1990-09-20 |
Family
ID=13058159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1057525A Pending JPH02238178A (ja) | 1989-03-09 | 1989-03-09 | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02238178A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58178013A (ja) * | 1982-04-09 | 1983-10-18 | Hitachi Seiko Ltd | 回転軸の熱変位低減装置 |
| JPS62251474A (ja) * | 1986-04-25 | 1987-11-02 | Fuji Electric Co Ltd | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
-
1989
- 1989-03-09 JP JP1057525A patent/JPH02238178A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58178013A (ja) * | 1982-04-09 | 1983-10-18 | Hitachi Seiko Ltd | 回転軸の熱変位低減装置 |
| JPS62251474A (ja) * | 1986-04-25 | 1987-11-02 | Fuji Electric Co Ltd | 横軸水車発電機の軸受冷却装置 |
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