CN105391200B - 全封闭旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明能有效地对全封闭旋转电机的定子进行冷却。全封闭旋转电机(100)包括：具有转子轴(11)和转子铁心(12)的转子(10)；具有定子铁心(21)和定子线圈(22)的定子(20)；框架(30)；与框架(30)一起构成密闭空间(45)、且通过冷却器入口侧开口(31)、第一冷却器出口侧开口(32a)以及第二冷却器出口侧开口(32b)与框架(30)连通的冷却器盖板(42)；冷却器(41)；风扇(15a、15b)；以及多个冷却管(51a、51b)，该多个冷却管(51a、51b)沿轴向贯穿定子铁心(21)，且在周向上彼此隔开间隔配置，冷却管入口开口部在第一冷却器出口侧开口(32a)和第二冷却器出口侧开口(32b)的某一处开口，冷却管出口开口部在内部的冷却用气体能通过风扇(15a、15b)产生的冷却用气流而流出的位置上开口。

Description

全封闭旋转电机

技术领域

本发明涉及具备内置风扇和冷却器的全封闭旋转电机。

背景技术

全封闭旋转电机具备转子、定子，通常还具备冷却器。转子通常具有绕轴旋转的转子轴、以及设置在该转子轴的径向外侧的转子铁心。此外，定子具有在轴向上层叠强磁性体的钢板而成的圆筒形状的定子铁心、以及卷绕于形成在该定子铁心的齿部上的定子线圈。定子铁心确保一定面积的磁路，以使磁通有效通过。

此外，在设置于收纳转子铁心和定子的密闭空间内的冷却器中，在导热管的内侧流过来自外部的冷却介质，由冷却介质冷却后的冷却用气体在密闭空间内流动。空气等冷却用气体被安装在转子轴上的风扇、即内置风扇所驱动从而在密闭空间内循环。

在负载运行时，定子线圈上主要产生铜损，定子铁心上主要产生铁损。针对上述那样在定子上产生铁损和铜损引起的发热，为了保护定子线圈等，需要对定子进行冷却。

以往，例如通过在定子铁心的外周部形成冷却翅片(褶皱)来增大散热面积，利用沿轴向在框架与定子铁心之间的空间内流动的冷却风等进行冷却(专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开平11－4554号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

定子线圈与大量部件机械接触或结合，但需要维持电气绝缘。因此，在定子线圈及其周边的部件中使用了大量的绝缘材料。

根据各个材质等，绝缘材料的使用温度存在耐热性能上的限制。另一方面，随着近年来旋转电机的单机容量的增大，定子线圈的电流密度有上升的趋势。因此，需要对以定子线圈为首的定子各部分进行冷却。

因此，本发明的目的在于对全封闭旋转电机的定子进行有效的冷却。

用于解决技术问题的技术手段

为了实现上述目的，本发明的全封闭旋转电机的特征在于，包括：转子，该转子具有以能绕转轴旋转的方式被轴支承并沿轴向延伸的转子轴、以及固定在该转子轴的径向外侧并沿轴向延伸的转子铁心；定子，该定子配置在所述转子铁心的径向外侧，具有定子铁心和定子线圈，该定子铁心具有多个层叠体，该多个层叠体由层叠在轴向上的多个层叠用板构成且夹着形成径向的流通路的管道排列在轴向上，该定子线圈卷绕在该定子铁心上；框架，该框架收纳所述转子铁心及所述定子；冷却器盖板，该冷却器盖板安装在所述框架上，与所述框架一同构成密闭空间，并通过冷却器入口侧开口、第一冷却器出口侧开口、以及第二冷却器出口侧开口与所述框架连通；冷却器，该冷却器设置在所述冷却器盖板内，对冷却用气体进行冷却，该冷却用气体对所述框架内的所述定子及所述转子铁心进行冷却；风扇，该风扇安装在所述转子上，对所述冷却用气体在所述密闭空间内的循环进行驱动；以及多个冷却管，该多个冷却管沿轴向贯穿所述定子铁心且在周向上彼此隔开间隔配置，冷却管的第一端部在所述第一冷却器出口侧开口和所述第二冷却器出口侧开口的某一处开口，冷却管的第二端部在内部的冷却用气体能通过所述风扇产生的冷却用气流而流出的位置处开口。

发明效果

根据本发明，能有效地对全封闭旋转电机的定子进行冷却。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的全封闭旋转电机的纵向剖视图。

图2是图1的II－II向视横向剖视图。

图3是表示实施方式2所涉及的全封闭旋转电机的纵向剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式所涉及的全封闭旋转电机。此处，对彼此相同或类似的部分附加共同的标号，并省略重复说明。

[实施方式1]

图1是表示实施方式1所涉及的全封闭旋转电机的纵向剖视图。图2是图1的II-II向视横向剖视图。

全封闭旋转电机100具有转子10、定子20、两个轴承36、以及冷却器41。转子10具有转子轴11、以及设置在转子轴11的径向上的转子铁心12。转子轴11的两侧以可旋转的方式被轴支承，在轴向上水平延伸。转子铁心12是在轴向上层叠由强磁性体制成且在中央具有开口的圆板状的钢板而成的层叠结构。转子轴11上安装有风扇15a、15b。

定子20设置在转子10的径向外侧，且是沿轴向延伸的圆筒状。定子20具有定子铁心21以及定子线圈22。定子铁心21是在轴向上层叠由强磁性体制成且在中央具有开口的圆板状的钢板而成的层叠结构。层叠结构由于未图示的间隔物而在轴向上彼此具有间隙，形成定子管道23。定子管道23作为冷却用气体从定子20内侧沿着四周在径向上流出的流路。另外，图1中示出了仅设置一个定子管道23的情况，但并不限于此，也可以在轴向上设置多个。

在与转子铁心12的径向外侧相对的定子铁心21的内侧形成有在周向上彼此隔开并沿轴向延伸的未图示的槽。各个槽内以及定子铁心21的轴向的两外侧设有定子线圈22。

两个轴承36夹着转子铁心12从而以可旋转的方式对转子轴11的轴向两侧进行支承。各个轴承36例如为滚动轴承。轴承36分别被轴承支架35固定支承。

转子铁心12和定子20收纳在由框架30及两侧的轴承支架35形成的空间内。此外，框架30的上部设有冷却器盖板42。冷却器盖板42收纳冷却器41。

框架30与冷却器盖板42一同形成密闭空间45。框架30和冷却器盖板42通过冷却器入口侧开口31、第一冷却器出口侧开口32a、以及第二冷却器出口侧开口32b连通。框架30上设有隔板37。隔板37是形成有圆形开口的板状，安装在定子铁心21的轴向两侧的端部。定子铁心21的径向外侧的气氛和轴向外侧的气氛被隔板37隔开。

定子铁心21内设有多个冷却管51a、51b。多个冷却管51a、51b彼此隔开间隔排列在周向上，且分别沿轴向贯穿定子铁心21。冷却管51a的两端向定子铁心21的轴向外侧延伸。冷却管51a的第一端部在第一冷却器出口侧开口32a的位置的冷却管入口开口部52a处开口。冷却管入口开口部52a形成为越靠近端部，截面越大。此外，冷却管51a的第二端部在夹着定子铁心21设置在冷却管入口开口部52a侧的相反侧的风扇15b的吸入口附近位置的冷却管出口开口部53a处开口。

同样，冷却管51b的两端向定子铁心21的轴向外侧延伸。冷却管51b的第一端部在第二冷却器出口侧开口32b的位置的冷却管入口开口部52b处开口。冷却管入口开口部52b形成为越靠近端部，截面越大。此外，冷却管51b的第二端部在夹着定子铁心21设置在冷却管入口开口部52b侧的相反侧的风扇15a的吸入口附近位置的冷却管出口开口部53b处开口。

此外，冷却管51a及冷却管51b的定子铁心21内的配置如图2所示，冷却管51a和冷却管51b在周向上彼此交替排列。此外，冷却管51a在贯穿定子铁心21后，沿着风扇15b的吸入侧延伸的部分朝向转子轴11的转轴方向。对于冷却管51b,虽然没有图示，但同样。另外，冷却管51a及冷却管51b的定子铁心21外部的配置不限于此，根据周围的状况、支持情况等来决定即可。

接着，对本实施方式的全封闭旋转电机100的作用进行说明。密闭空间45内的例如空气等冷却用气体通过风扇15a、15b的旋转而在该密闭空间45内循环。密闭空间45内的冷却用气体通过风扇15a、15b在转子铁心12及定子20的方向上被驱动。

被驱动的冷却用气体从两侧流入形成在转子铁心12与定子铁心21之间的间隙部25，在间隙部25内流向轴向中心后，从定子管道23流出到径向外侧。或者，在转子铁心12内具有未图示的流路的情况下，所驱动的冷却用气体的一部分通过该流路后，从定子管道23流出到径向外侧。

从定子管道23流出的冷却用气体流出到由两侧的隔板37及框架30包围的空间A。流出到空间A的冷却用气体经由冷却器入口侧开口31流入冷却器盖板42内的冷却器41。流入冷却器41的冷却用气体在被冷却后从冷却器41流出，分成两个方向，流入冷却器盖板42内被冷却器41分割出的两个空间B1、B2。

流入空间B1的冷却用气体经由第一冷却器出口侧开口32a流入框架30内的隔板37的轴向外侧的空间C1。流入空间C1的冷却用气体被风扇15a吸入。同样，流入空间B2的冷却用气体经由第二冷却器出口侧开口32b流入框架30内的隔板37的轴向外侧的空间C2。流入空间C2的冷却用气体被风扇15b吸入。

以上是密闭空间45内冷却气体的主要流动。该流动的结果是在密闭空间45内产生压力梯度。密闭空间45内的压力分布是，风扇15a及风扇15b的出口处最高，在空间A内，与定子铁心21等的压力损耗量相应地降低。另外，在通过冷却器41后的空间B1及空间B2中，进一步与冷却器41的压力损耗量相应地降低。另外，流动到风扇15a及风扇15b的结果是，风扇15a及风扇15b的吸入口的压力最低。

这里，冷却管51a、冷却管51b成为与上述主要流动的流路的一部分并行的流路。若对冷却管51a的冷却管入口开口部52a与冷却管出口开口部53a各自的压力进行比较，则如上所述，冷却管入口开口部52a处的压力比冷却管出口开口部53a处的压力高。因此，在冷却管51a内，冷却用气体从冷却管入口开口部52a流向冷却管出口开口部53a。

同样，若对冷却管51b的冷却管入口开口部52b与冷却管出口开口部53b各自的压力进行比较，则如上所述，冷却管入口开口部52b处的压力比冷却管出口开口部53b处的压力高。因此，在冷却管51b内，冷却用气体从冷却管入口开口部52b流向冷却管出口开口部53b。

如上所述，在转子10旋转的状态下，风扇15a、风扇15b旋转，冷却用气体流入与主要流路一部分并行的流路、即冷却管51a和冷却管51b，定子铁心21的冷却效果得到提高。

此外，在定子铁心21内，由于冷却管51a与冷却管51b在周向上彼此交替排列，因此定子铁心21内的冷却用气体在周向上交替存在而在轴向上彼此反向的流动，能抑制冷却用气体在定子铁心21内流动引起的轴向的温度分布不平衡的产生。

如上所述，根据本实施方式，能有效进行全封闭旋转电机100的定子20的冷却。

[实施方式2]

图3是表示实施方式2所涉及的全封闭旋转电机的纵向剖视图。本实施方式是实施方式1的变形。本实施方式中，冷却管51a、51b各自的第二端部、即冷却管出口开口部54a及冷却管出口开口部54b的位置分别为风扇15a、风扇15b的吐出侧。此外，冷却管出口开口部54a及冷却管出口开口部54b的开口方向是与从风扇15a、15b的上游朝向下游的方向相同的方向。

在风扇15a、15b的吐出侧，冷却用气体的流速变快。若在该部位存在朝向下游侧的冷却管出口开口部54a及冷却管出口开口部54b的开口，则外侧流体的流动所产生的吸引作用会导致冷却管出口开口部54a及冷却管出口开口部54b的压力降低。其结果，冷却管出口开口部54a的压力比冷却管入口开口部52a的压力低，冷却用气体在冷却管51a内流动。同样，冷却管出口开口部54b的压力比冷却管入口开口部52b的压力低，冷却用气体在冷却管51b内流动。

本实施方式在风扇15a、15b的吐出侧的流速较大且上述吸引作用较大的情况下有效。

[其它实施方式]

如上所述对本发明的实施方式进行了说明，但该实施方式仅作为示例呈现，而并非要对发明范围进行限定。这些实施方式可以通过其他各种方式来实施，在不脱离发明要旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形与包含在发明的范围和要点内同样地包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

标号说明

10 转子

11 转子轴

12 转子铁心

15a、15b 风扇

20 定子

21 定子铁心

22 定子线圈

23 定子管道

25 间隙部

30 框架

31 冷却器入口侧开口

32a 第一冷却器出口侧开口

32b 第二冷却器出口侧开口

35 轴承支架

36 轴承

37 隔板

41 冷却器

42 冷却器盖板

45 密闭空间

51a、51b 冷却管

52a、52b 冷却管入口开口部

53a、53b、54a、54b 冷却管出口开口部

100 全封闭旋转电机

Claims (6)

1.一种全封闭旋转电机，其特征在于，包括：转子，该转子具有以能绕转轴旋转的方式被轴支承并沿轴向延伸的转子轴、以及固定在该转子轴的径向外侧并沿轴向延伸的转子铁心；

定子，该定子配置在所述转子铁心的径向外侧，具有定子铁心和定子线圈，该定子铁心具有多个层叠体，该多个层叠体由层叠在轴向上的多个层叠用板构成且夹着形成径向的流通路的管道排列在轴向上，该定子线圈卷绕在该定子铁心上；

框架，该框架收纳所述转子铁心及所述定子；

冷却器盖板，该冷却器盖板安装在所述框架上，与所述框架一同构成密闭空间，并通过冷却器入口侧开口、第一冷却器出口侧开口、以及第二冷却器出口侧开口与所述框架连通；

冷却器，该冷却器设置在所述冷却器盖板内，对冷却用气体进行冷却，该冷却用气体对所述框架内的所述定子及所述转子铁心进行冷却；

风扇，该风扇安装在所述转子上，对所述冷却用气体在所述密闭空间内的循环进行驱动；以及

多个冷却管，该多个冷却管沿轴向贯穿所述定子铁心且在周向上彼此隔开间隔配置，冷却管入口开口部在所述第一冷却器出口侧开口和所述第二冷却器出口侧开口的某一处开口，冷却管出口开口部在内部的冷却用气体因通过所述风扇产生的冷却用气流而可流出的位置上开口。

2.如权利要求1所述的全封闭旋转电机，其特征在于，所述冷却管出口开口部以所述风扇的吸入侧作为所述可流出的位置并开口。

3.如权利要求1所述的全封闭旋转电机，其特征在于，所述冷却管出口开口部以因周围的冷却用气流而产生吸引力的所述风扇的吐出侧作为所述可流出的位置并开口。

4.如权利要求1至3的任一项所述的全封闭旋转电机，其特征在于，所述多个冷却管中，所述冷却管入口开口部在所述第一冷却器出口侧开口处开口的冷却管与所述冷却管入口开口部在所述第二冷却器出口侧开口处开口的冷却管的至少一个在周向上邻接。

5.如权利要求1至3的任一项所述的全封闭旋转电机，其特征在于，所述冷却管入口开口部具有吸入部，该吸入部形成为越靠近入口，开口面积越大。

6.如权利要求4所述的全封闭旋转电机，其特征在于，所述冷却管入口开口部具有吸入部，该吸入部形成为越靠近入口，开口面积越大。