CN103683663B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种旋转电机，能高效地对定子铁心等进行冷却。旋转电机以如下方式形成有单向通行的空气流路：使从定子(30)的图1左侧的端部流出了径向空隙(60)后向图1右侧的端部流动的主体部(41)的空气，从主体部(41)内的右侧流入到风道部(42)内，在被热交换器(43)冷却后，流入到主体部(41)内的左侧。在比旋转轴(2)的轴向中央靠左侧的位置以环绕旋转轴(2)的外周的方式固定有风隔板(8)，风隔板(8)形成有沿径向扩展的面，以堵住径向空隙(60)的至少一部分。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种形成有供内部的空气循环的***的旋转电机。

背景技术

旋转电机在运转时，会从安装于转子铁心、定子铁心的线圈发出热量。当过热到一定限度以上时，会加速线圈的绝缘物的老化。其结果是，该绝缘物会损坏。另外，绝缘物的更换时间缩短。

以往的旋转电机为了抑制温度上升而在铁心设置有通风管道。利用风扇的旋转而产生的冷却风在通风管道内流通。风扇具有与旋转轴一起旋转而使定子框内的空气进行循环的功能。

在利用冷却风对定子铁心进行冷却时，根据定子铁心的部位的不同而可能使冷却程度不同，即，铁心温度不均匀。

作为使铁心温度的不均匀降低而提高冷却效果的方法，如专利文献1公开的那样，公知有沿旋转轴的轴向设置风隔板。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平5–130753号公报

但是，在上述的例子中，空气以从定子铁心的轴向两侧向定子内的轴向中央流去的方式流动。在将该方法应用于单向通风式旋转电机的情况下，从热交换器出口流出的制冷剂(冷却空气)在形成于旋转轴与转子之间的通风路(径向空隙)内通过，通过转子和位于定子铁心的管道对铁心进行冷却，最后返回到热交换器入口。

管道是供冷却空气沿径向流动的流路，在定子铁心内沿轴向彼此空开间隔地形成有多个管道。在沿轴向形成有多个的各管道中通过的冷却空气的量大多不一样，因此定子铁心的温度沿轴向发生不均。因此，采用上述的例子，不能应对沿一方向循环的流通路径的情况。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题而做成的，其目的在于能够对单向通风式旋转电机的定子等进行均匀的冷却。

用于实现上述目的的本发明的旋转电机具有：旋转轴，其绕规定的轴线旋转；转子，其形成配置为从径向外侧以保持规定的径向空隙的方式环绕上述旋转轴的圆环状，该转子与上述旋转轴一起旋转；定子，其从径向外侧环绕上述转子；框架，其包括主体部和风道部，上述主体部构成为从径向外侧环绕上述定子，上述风道部构成为能供该主体部内的空气流入，且能使内部的空气流出到上述主体部内；以及热交换器，其配置在上述风道部内，能够对上述主体部内的空气进行冷却，该旋转电机以如下方式形成有单向通行的空气流路：从上述定子的第一轴向端部流过上述径向空隙后向上述第一轴向端部的相反侧的第二轴向端部流动的上述主体部内的空气，从上述主体部内的上述第二轴向端部侧流入到上述风道部内，在被上述热交换器冷却后流入到上述主体部内的上述第一轴向端部侧，上述旋转电机的特征在于，具有风隔板，在比上述旋转轴的轴向中央靠上述第一轴向端部侧的位置以环绕上述旋转轴的外周的方式固定有该风隔板，该风隔板形成有沿与上述旋转轴垂直的方向扩展的面，以堵住上述径向空隙的至少一部分。

采用本发明，能够对单向通风式旋转电机的定子等进行均匀的冷却。

附图说明

图1是示意地表示本发明的第一实施方式的旋转电机的示意主视图，用截面表示该旋转电机的上半部分。

图2是图1的旋转电机的II–II箭头方向的示意侧视图。

图3是将图1的转子和定子的一部分放大后得到的局部放大主视图。

图4是示意地表示本发明的第二实施方式的旋转电机的示意主视图。

图5是示意地表示本发明的第三实施方式的旋转电机的风隔板等的局部侧视图。

图6是示意地表示与图5的风隔板相比，配置在径向空隙内的气流的下游侧的风隔板等的局部侧视图。

(符号说明)

2旋转轴

4内部风扇

6轴承

8风隔板

10肋

11安装部

12支承部

13圆环部

20转子

21转子铁心

22转子管道

23转子杆

24狭缝

25钢板组

26间隔板

30定子

31定子铁心

32钢板组

33间隔板

34定子管道

35定子绕线

40框架

41主体部

42风道部

43热交换器

51第一板组

52第二板组

53第三板组

60径向空隙

61定子上方流路

62热交换器下方流路

63风道部入口流路

64热交换器上游侧流路

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的旋转电机的实施方式进行说明。

第一实施方式

使用图1～图3对第一实施方式进行说明。图1是示意地表示本实施方式的旋转电机的示意主视图，用截面表示该旋转电机的上半部分。图2是图1的旋转电机的II–II箭头方向的示意侧视图。图3是将图1的转子20和定子30的一部分放大后得到的局部放大主视图。

首先，对本实施方式的旋转电机的结构进行说明。

本实施方式的旋转电机具有旋转轴2、肋10、转子20、定子30以及对旋转轴2和定子30等进行收容的框架40。

旋转轴2是绕水平的轴线旋转的圆柱状构件，利用轴承6将该旋转轴2支承成能旋转自如。在旋转轴2上安装有与旋转轴2一起旋转的内部风扇4。

肋10具有安装部11、支承部12和圆环部13(图2)。

安装部11是以环绕旋转轴2的外周面的方式安装于旋转轴2的构件。支承部12是从安装部11呈辐射状延伸至圆环部13的内周面的杆状，支承部12沿周向以等间隔(每隔90度)形成，即形成有4处(图2)。在沿周向相邻的支承部12之间配置有风隔板8。关于风隔板8，见后述。

圆环部13构成为被支承部12支承，在旋转轴2的外周面保持规定的径向空隙60，并且环绕旋转轴2。

以环绕肋10的圆环部13的径向外侧的方式固定转子20，该转子20与旋转轴2一起旋转。该转子20具有转子铁心21和导体的转子杆23。转子铁心21具有：多个钢板组25，通过沿轴向层叠多个钢板而形成这些钢板组25；多个间隔板26，它们分别配置在沿轴向相邻的钢板组25之间(图3)。在转子铁心21中形成有沿轴向延伸的狭缝24。在间隔板26中形成有沿径向贯穿的转子管道22。在本例中，沿轴向排列有多个间隔板26，因此沿轴向形成有多个转子管道22。

转子杆23是配置成贯穿狭缝24的构件。

定子30是从径向外侧环绕转子20的圆环状构件。该定子30由定子铁心31和定子绕线35等构成。对定子铁心31省略详细的图示，定子铁心31具有多个钢板组32和多个间隔板33。

钢板组32是沿轴向层叠多个钢板而成的构件。间隔板33是配置在沿轴向彼此相邻的钢板组32之间的构件。在该间隔板33内形成有能使空气沿径向流通的流路(定子管道34)。定子绕线35卷绕在形成于定子铁心31的狭缝(未图示)中。

框架40具有主体部41和风道部42。主体部41固定有轴承6等，主体部41从径向外侧环绕定子30，对转子20和定子30进行收容。

风道部42形成为与主体部41相互连通，风道部42构成为能供主体部41内的空气流入，且能使风道部42的内部的空气流出到主体部41内。关于空气的流路等，见后述。

在风道部42内配置有热交换器43。该热交换器43具有对框架40内的空气进行冷却的功能，利用冷却后的空气对定子30等进行冷却。该热交换器43配置在用于对定子30等进行冷却的空气的流路上。在本例中，热交换器43配置在定子30的上方。

在该热交换器43的周围配置有由多个板构成、形成空气的流路的多个板组。

这些板组具有：第一板组51，其将定子30和热交换器43分隔开；第二板组52，其形成从主体部41向风道部42去的入口部；以及第三板组53，其用于使空气流入热交换器43。

第一板组51安装在定子30的上方且安装在热交换器43的下方，第一板组51配置成将定子30和热交换器43分隔开。在该第一板组51的下方形成有供穿过了定子30内的空气流动的流路(定子上方流路61)，在第一板组51的上方形成有供穿过了热交换器43的空气流动的流路(热交换器下方流路62)。

第二板组52配置在定子30与内部风扇4之间而形成风道部入口流路63。从定子上方流路61流出的空气流入到该风道部入口流路63内，然后穿过内部风扇4而流到风道部42。

第三板组53分别配置在热交换器43的轴向两侧的端部的上方，第三板组53是形成有曲面的板。利用该第三板组53形成供从风道部入口流路63流出的空气流动的热交换器上游侧流路64。

风隔板8是形成有沿与旋转轴2垂直的方向扩展的面的板状构件，与肋10的轴向中央相比，风隔板8配置在图1中的左侧，与转子20的左侧端部相比，风隔板8配置在右侧。

该风隔板8分别安装在沿周向相邻的支承部12的周向间隙内，在本例中，4片风隔板8配置为环绕旋转轴2的外周(图2)。另外，在图1中，省略图示用于对风隔板8进行固定的支承部12、安装部11。

通过以上述方式构成，各风隔板8能够堵住径向空隙60的一部分，对想要穿过径向间隙的气流进行阻碍。

接下来，对冷却空气的流路进行说明。

当向旋转电机供电时，旋转轴2和转子20旋转，从定子绕线35产生热量，该热量传递到定子铁心31等。

内部风扇4随着旋转轴2的旋转而旋转。利用内部风扇4的旋转使框架40内产生气流。在本例中，空气如图1中的多个箭头A所示地流动。即，内部风扇4以对图1中的内部风扇4的左侧的径向空隙60的空气和定子上方流路61的空气进行吸入的方式旋转。

被内部风扇4吸入的空气经过风道部入口流路63而流入热交换器上游侧流路64。然后，该空气穿过热交换器43。在穿过热交换器43的期间，该空气被冷却。

省略详细的图示，在热交换器43的内部配置有冷却水配管。该冷却水配管构成为从风道部42的外部供给冷却水，在进行了热交换后再次流到风道部42的外部。

利用热交换器43冷却后的空气流入到热交换器下方流路62内，经过转子20和定子30的轴向外侧(图1的左侧)而有一部分流入径向空隙60。流入到径向空隙60内的空气的大部分被吹送到风隔板8上。

被吹送到风隔板8上的空气的一部分流到比风隔板8靠下游侧(图1的右侧)的位置，直接穿过径向空隙60而向内部风扇4流动。

被吹送到风隔板8上的空气的其它部分向径向外侧穿过转子管道22，而流入到定子铁心31的定子管道34内。此时，能够对位于风隔板8的图1右侧的钢板组32等进行冷却。对位于风隔板8的图1右侧的钢板组25、32等进行了冷却的空气流出到定子上方流路61内，然后向内部风扇4流动。

假设在不存在风隔板8的情况下，流入到径向空隙60内的空气的大部分会向径向空隙60的下游侧(图1的右侧)流动。其结果是，特别是流到上游侧的转子管道22和定子管道34的径向流路内的空气减少。在这种情况下，对转子20和定子30进行冷却的效果降低。上游侧的定子铁心31的冷却效率尤其降低。

与此相对的是，在本实施方式中，通过配置风隔板8，能够对定子30内的轴向的上游侧进行高效的冷却。

根据以上的说明可知，采用本实施方式，通过提高对不易冷却的轴向的上游侧的定子铁心31的冷却效果，能够沿轴向对定子铁心31等进行均匀的冷却。

第二实施方式

使用图4对第二实施方式进行说明。图4是示意地表示本实施方式的旋转电机的示意主视图。本实施方式是第一实施方式(图1～图3)的变形例，对于与第一实施方式相同或类似的部分，标注与第一实施方式相同的符号而省略重复的说明。

本实施方式的风隔板8在比转子20的轴向中央靠上游侧的位置、即图4中的左侧沿轴向配置有多个(在本例中为两个)。

由此，能够获得与第一实施方式相同的效果，并且与第一实施方式相比，易于在径向空隙60内对上游侧的定子30等进行冷却。

第三实施方式

使用图5和图6对第三实施方式进行说明。图5是示意地表示本实施方式的旋转电机的风隔板8等的局部侧视图。图6是示意地表示与图5的风隔板8相比，配置在径向空隙60内的气流的下游侧的风隔板8等的局部侧视图。

另外，本实施方式是第一实施方式(图1～图3)的变形例，对于与第一实施方式相同或类似的部分，标注与第一实施方式相同的符号而省略重复的说明。另外，本实施方式的旋转电机的整体结构与在第一实施方式中说明的图1所示的旋转电机相同。

本实施方式的转子20沿轴向排列支承有多个支承部12。在本例中，将风隔板8安装于沿轴向排列的所有支承部12。此时，风隔板8的面积构成为在上游侧和下游侧不同。

在本例中，将风隔板8的上游侧的面积、即占径向空隙60的比例构成为比下游侧大。与图6所示的安装有风隔板8的轴向位置相比，图5所示的安装有风隔板8的轴向位置为上游侧。

通过以上述方式构成，与第一实施方式相比，能够对从径向空隙60流到各间隔板33的径向流路内的空气的量进行细微的调整，从而能够对定子30等进行均匀的冷却。

其它实施方式

上述实施方式的说明是用于对本发明进行说明的例示，并不限定权利要求所述的发明。另外，本发明的各部分的结构不限定于上述实施方式，可以在权利要求所记载的技术范围内进行各种变形。

在上述的实施方式中，利用内部风扇4使框架40内的空气进行流通，但本发明不限定于此。也可以利用在其它电源的作用下旋转的外部风扇使框架40内的空气循环。

另外，在第三实施方式中，利用风隔板8的外径尺寸对面积进行调整，但本发明不限定于此。也可以利用规定形状的孔(例如圆形、矩形)对面积进行调整。

Claims (3)

1.一种旋转电机，具有：

旋转轴，其绕规定的轴线旋转；

转子，其形成配置为从径向外侧以保持规定的径向空隙的方式环绕所述旋转轴的圆环状，该转子与所述旋转轴一起旋转；

定子，其从径向外侧环绕所述转子；以及

框架，其包括主体部和风道部，所述主体部构成为从径向外侧环绕所述定子，所述风道部构成为能供该主体部内的空气流入，且能使内部的空气流出到所述主体部内，

其特征在于，

所述旋转电机还具有热交换器，该热交换器配置在所述风道部内，并能够对所述主体部内的空气进行冷却，

所述旋转电机以如下方式形成有单向通行的空气流路：从所述定子的第一轴向端部流过所述径向空隙后向所述第一轴向端部的相反侧的第二轴向端部流动的所述主体部内的空气，从所述主体部内的所述第二轴向端部侧流入到所述风道部内，在被所述热交换器冷却后，流入到所述主体部内的所述第一轴向端部侧，

该旋转电机具有风隔板，与所述旋转轴的轴向中央相比，该风隔板位于所述第一轴向端部侧，以环绕所述旋转轴的外周的方式固定该风隔板，该风隔板形成有沿与所述旋转轴垂直的方向扩展的面，以堵住所述径向空隙的一部分。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

沿轴向彼此空开间隔地排列有多个所述风隔板。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

将位于所述空气流路的下游侧的所述风隔板的面积构成为比位于所述空气流路的上游侧的所述风隔板的面积小。