JP4348811B2

JP4348811B2 - Salient pole rotor and generator

Info

Publication number: JP4348811B2
Application number: JP2000017444A
Authority: JP
Inventors: 忠義山谷
Original assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Current assignee: Sinfonia Technology Co Ltd
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2000-01-26
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: JP2001211607A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、突極型回転子およびこれを備えた発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、発電機として突極型回転子を備えたものが用いられることがある。図５に示すように、突極型回転子は、回転軸１の外周に複数の回転子鉄心２を取り付けたものであり、この回転子鉄心２にコイル３が券回されるようになっている。回転子鉄心２は、図示のように横断面がほぼＴ字状であり、その外周側には両端に突出する突出部２ａを有している。この突出部２ａと回転軸１の外周面との間にコイル３が券回される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述したような突極型回転子を有する発電機では、コイル３に起電力が生じた場合には、それに伴って大量の熱を発生することになる。従って、突極型回転子を有する発電機では、図示せぬ通風ファン等を設け、突極型回転子に冷却用の空気を供給している。このように冷却用の空気を供給した場合にも、回転子鉄心２に幾重にも券回されたコイル３の内周側の部分には冷却用空気が供給されず、十分な冷却効果を得ることができない。
【０００４】
そこで、図６に示すように、回転子鉄心２に券回されるコイル３間にスペーサを介挿して冷却効率を高める技術が用いられている。この技術では、スペーサを介挿することにより、コイル３の内周部３ａと外周部３ｂとの間に空間Ｓを形成する。そして、この空間Ｓに冷却用空気を供給することにより、コイル３の冷却を効率よく行うものである。
【０００５】
しかしながら、上述したように内周部３ａと外周部３ｂ間に冷却用空気を供給する空間を形成した場合にも、供給した冷却用空気をコイル３の外側に排出させなくては、熱を持った空気が内周部３ａと外周部３ｂ間に滞留してしまい、十分な冷却効果が得られなくなることがある。このため、回転子鉄心２にコイル内周側から外周側に空気を通過させるための通風口を設けることも考えられるが、この場合、特殊な形状の回転子鉄心２を作製する必要があるとともに、回転子鉄心２の強度等を考慮すると大きな通風口を作製することは困難である。
【０００６】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、簡易な構成でありながら、十分な冷却効果を得ることができる突極型回転子、およびこれを備えた発電機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の突極型回転子は、回転軸と、前記回転軸と直交する方向に伸びる基部および前記基部の先端部から回転方向両側に伸びる突出部を有することにより横断面がＴ字状の複数の突極回転鉄心と、前記突極回転鉄心の各々の基部の周囲に巻回されるコイルとを備え、当該コイルの内側は前記回転軸の軸長方向のみが前記基部に接し、前記各コイルの外周面同士は回転方向の面で隣の極と隣接している突極型回転子であって、前記コイルの巻き付け力により、当該コイルを構成する内周側と外周側の巻線間に狭持されるスペーサ部材であって、前記コイルを構成する内周側と外周側の巻線間のうち前記軸長方向のみに部分的に挿入配置され、前記基部の伸びる方向に延在する巻線間挿入部を有するとともに、前記コイルと前記突極回転鉄心の突出部との間に挿入配置され、前記巻線間挿入部の前記回転軸の遠方側の端部から前記コイルの外周側に延在するコイル鉄心間挿入部を有し、前記巻線間の一部、および前記コイルを構成する前記内周側および前記外周側の巻線間と前記突極回転鉄心の突出部との間に通風空間を形成する複数のスペーサ部材を具備することを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の突極型回転子は、請求項１に記載の突極型回転子において、前記スペーサ部材は、Ｌ字型の部材であり、前記スペーサ部材により形成される通風空間の各々は、前記内周側の巻線と前記突極回転鉄心の突出部との間に設けられる空間を介して隣接する通風空間と接続されていることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項３に記載の発電機は、固定子と、
前記固定子と所定のギャップを有して回転自在に設けられる請求項１または２に記載の突極型回転子とを具備することを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
まず、図１〜図３は本発明の一実施形態に係る突極型回転子を備えた発電機を示す。図１に示すように、この突極型回転子１０は、図中一点鎖線で示す固定子枠と所定のギャップを隔てて配置されており、回転軸１１と、回転軸１１の外周に取り付けられる複数（図示の場合４つ）の鉄心部（突極回転鉄心）１２とを備えている。なお、図では１つの鉄心部１２のみを記載しているが、他の鉄心部１２についても同様の構成を有している。
【００１１】
鉄心部１２は、回転軸１１から放射状に伸びる基部１２ａと、基部１２ａの端部から固定子枠（図中一点鎖線）に沿って両側に伸びる突出部１２ｂとから構成され、その横断面形状がほぼＴ字状の部材である。このような突出部１２ｂおよび基部１２ａによって形成される凹部に図示のようにコイル１３が券回されている。
【００１２】
ここで、コイル１３は、内周側に券回される内周側コイル１３ａと外周側に券回される外周側コイル１３ｂとがそれぞれ個別に絶縁処理等がなされており、図１〜図３に示されるように、これらの内周側コイル１３ａとコイル１３ｂとの間には、複数のスペーサ部材１４が部分的に介挿されている。これにより、内周側コイル１３ａと外周側コイル１３ｂとの間には、通風空間Ｓ１が形成されるようになっている。
【００１３】
図１に示すように、スペーサ部材１４はＬ字状の部材であり、回転軸１１の放射方向に延在する巻線間挿入部１４ａと、巻線間挿入部１４ａの端部（図の上端）から屈曲し、コイル１３の外周側に延在するコイル鉄心間挿入部１４ｂとから構成されている。このような形状のスペーサ部材１４の巻線間挿入部１４ａは、上述したように内周側コイル１３ａおよび外周側コイル１３ｂの間に介挿され、コイル鉄心間挿入部１４ｂは、コイル１３における回転軸１１の遠方側の面１３ｃと突出部１２ｂの内側（図の下側）の面１２ｃとの間に介挿されることになる。この結果、上述したように内周側コイル１３ａと外周側コイル１３ｂとの間に通風空間Ｓ１を形成するとともに、コイル１３の面１３ｃと鉄心部１２の面１２ｃとの間に通風空間Ｓ２を形成する。
【００１４】
このように本実施形態に係る突極型回転子１０では、巻線間挿入部１４ａが内周側コイル１３ａと外周側コイル１３ｂとの間、コイル鉄心間挿入部１４ｂがコイル１３の面１３ｃと鉄心部１２の面１２ｃとの間に配置されるようにＬ字状のスペーサ部材１４を介挿することにより、内周側コイル１３ａと外周側コイル１３ｂとの間の通風空間Ｓ１および面１３ｃと面１２ｃとの間の通風空間Ｓ２を形成することができる。つまり、Ｌ字状のスペーサ部材１４を上記のように介挿するといった簡易な作業で通風空間Ｓ１１および通風空間Ｓ２を形成することができる。
【００１５】
このような通風空間Ｓ１および通風空間Ｓ２を形成することにより、突極型回転子１０の冷却を効果的に行うことができる。図４に示すように、図示せぬ冷却用ファンから供給された冷却用空気は、コイル１３の回転軸１１側から通風空間Ｓ１を通って回転軸１１の外周側に流れることになる。このように内周側コイル１３ａと外周側コイル１３ｂの間に形成される通風空間Ｓ１を冷却用空気が流れることによってコイル１３の冷却を効果的に行うことができる。このようにコイル１３を冷却した空気は、通風空間Ｓ２を通って突極型回転子１０の外部へ排出される。これにより、コイル１３冷却後の空気、つまり熱を吸収した空気がコイル１３付近などに滞留することなく、外部へ排出することができる。つまり、冷却用の空気をコイル１３内部などの熱発生源付近を通して外部に排出するといったように循環させることができ、突極型回転子１０を効率よく冷却できる。
【００１６】
また、本実施形態では、上記のような効率のよい冷却を可能とするための通風空間Ｓ１および通風空間Ｓ２をスペーサ部材１４を介挿するといった簡易な構造により実現している。このスペーサ部材１４は、コイル１３の巻き付け力により内周側コイル１３ａおよび外周側コイル１３ｂの間に挟持されているので、接着やネジ止めなどの固定作業の必要がない。
【００１７】
なお、上述した実施形態では、上記構造の突極型回転子１０を発電機に用いた場合について説明したが、電動モータに用いることも可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡易な構成でありながら、十分な冷却効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る突極型回転子を示す断面図である。
【図２】前記突極型回転子の構成要素である鉄心部を側方から視た図である。
【図３】図１のIII−III線に沿って視た図である。
【図４】前記突極型回転子における冷却用空気の流れを説明するための図である。
【図５】従来の突極型回転子を示す断面図である。
【図６】従来の他の突極型回転子を示す断面図である。
【符号の説明】
１０……突極型回転子
１１……回転軸
１２……鉄心部（突極回転鉄心）
１３……コイル
１３ａ……内周側コイル
１３ｂ……外周側コイル
１４……スペーサ部材
１４ａ……巻線間挿入部
１４ｂ……コイル鉄心間挿入部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a salient pole rotor and a generator including the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a generator provided with a salient pole type rotor may be used. As shown in FIG. 5, the salient pole type rotor has a plurality of rotor cores 2 attached to the outer periphery of the rotating shaft 1, and a coil 3 is wound around the rotor core 2. Yes. The rotor core 2 has a substantially T-shaped cross section as shown in the figure, and has projecting portions 2a projecting at both ends on the outer peripheral side thereof. The coil 3 is wound between the protruding portion 2a and the outer peripheral surface of the rotary shaft 1.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the generator having the salient pole rotor as described above, when an electromotive force is generated in the coil 3, a large amount of heat is generated accordingly. Therefore, in a generator having a salient pole type rotor, a ventilation fan (not shown) is provided to supply cooling air to the salient pole type rotor. Even when the cooling air is supplied in this way, the cooling air is not supplied to the inner peripheral side portion of the coil 3 wound around the rotor core 2 several times, and a sufficient cooling effect is obtained. I can't.
[0004]
Therefore, as shown in FIG. 6, a technique is used in which a spacer is interposed between the coils 3 wound around the rotor core 2 to increase the cooling efficiency. In this technique, a space S is formed between the inner peripheral portion 3a and the outer peripheral portion 3b of the coil 3 by inserting a spacer. Then, by supplying cooling air to the space S, the coil 3 is efficiently cooled.
[0005]
However, as described above, even when the space for supplying the cooling air is formed between the inner peripheral portion 3a and the outer peripheral portion 3b, it is necessary to discharge the supplied cooling air to the outside of the coil 3. Air may remain between the inner peripheral portion 3a and the outer peripheral portion 3b, and a sufficient cooling effect may not be obtained. For this reason, it is conceivable that the rotor core 2 is provided with a vent hole for allowing air to pass from the coil inner periphery side to the outer periphery side. In this case, however, it is necessary to produce the rotor core 2 having a special shape. Considering the strength of the rotor core 2 and the like, it is difficult to produce a large ventilation opening.
[0006]
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and provides a salient pole type rotor capable of obtaining a sufficient cooling effect while having a simple configuration, and a generator including the same. With the goal.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, a salient pole rotor according to claim 1 of the present invention includes a rotating shaft, a base portion extending in a direction orthogonal to the rotating shaft, and a protrusion extending from the front end portion of the base portion to both sides in the rotating direction. a plurality of salient rotating core cross-section of the T-shaped by having a part, and a coil wound around each of the base of the salient rotating core, inside of the coil of the rotary shaft Only the axial direction is in contact with the base, and the outer peripheral surfaces of the coils are salient pole rotors adjacent to the adjacent poles in the rotational direction surface, and the coils are wound by the winding force of the coils. A spacer member that is sandwiched between the inner and outer windings constituting the coil, and is partially inserted only in the axial length direction between the inner and outer windings constituting the coil. An interwinding insertion portion disposed and extending in a direction in which the base portion extends Both of the coil cores are disposed between the coil and the projecting portion of the salient pole rotating core, and extend from the distal end of the rotating shaft of the interwinding insertion portion to the outer peripheral side of the coil. an insertion portion, to form a ventilation space between the portion between the winding and the inner circumference side and said the inter periphery side of the winding salient rotating core protrusions constituting the coil A plurality of spacer members are provided.
[0008]
The salient pole type rotor according to claim 2 is the salient pole type rotor according to claim 1, wherein the spacer member is an L-shaped member, and the ventilation space is formed by the spacer member. Each of these is connected to the adjacent ventilation space through a space provided between the winding on the inner peripheral side and the protruding portion of the salient pole rotating iron core.
[0009]
The generator according to claim 3 includes a stator,
The salient pole type rotor according to claim 1, wherein the salient pole type rotor is provided to be rotatable with a predetermined gap.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, FIGS. 1-3 shows the generator provided with the salient pole type rotor which concerns on one Embodiment of this invention. As shown in FIG. 1, the salient pole type rotor 10 is arranged with a predetermined gap from a stator frame indicated by a one-dot chain line in the drawing, and is attached to the rotating shaft 11 and the outer periphery of the rotating shaft 11. A plurality (four in the case of illustration) of iron core portions (salient pole rotating iron cores) 12 are provided. Although only one iron core portion 12 is shown in the figure, the other iron core portions 12 have the same configuration.
[0011]
The iron core portion 12 is composed of a base portion 12a extending radially from the rotating shaft 11, and projecting portions 12b extending from the end portion of the base portion 12a to both sides along a stator frame (dashed line in the figure). It is a substantially T-shaped member. As shown in the drawing, the coil 13 is wound around the recess formed by the protruding portion 12b and the base portion 12a.
[0012]
Here, as for the coil 13, the inner periphery side coil 13a wound on the inner periphery side and the outer periphery side coil 13b wound on the outer periphery side are individually subjected to insulation treatment, etc. As shown in FIG. 5, a plurality of spacer members 14 are partially inserted between the inner peripheral side coil 13a and the coil 13b. Thereby, ventilation space S1 is formed between the inner peripheral side coil 13a and the outer peripheral side coil 13b.
[0013]
As shown in FIG. 1, the spacer member 14 is an L-shaped member, and includes an inter-winding insertion portion 14 a extending in the radial direction of the rotating shaft 11 and an end portion of the inter-winding insertion portion 14 a (the upper end in the figure). ) And extending to the outer peripheral side of the coil 13 and the inter-coil core insertion portion 14b. The inter-winding insertion portion 14 a of the spacer member 14 having such a shape is inserted between the inner peripheral side coil 13 a and the outer peripheral side coil 13 b as described above, and the inter-coil core insertion portion 14 b is rotated in the coil 13. It is inserted between the surface 13c on the far side of the shaft 11 and the surface 12c on the inner side (lower side in the figure) of the protrusion 12b. As a result, as described above, the ventilation space S1 is formed between the inner peripheral coil 13a and the outer peripheral coil 13b, and the ventilation space S2 is formed between the surface 13c of the coil 13 and the surface 12c of the iron core portion 12. To do.
[0014]
As described above, in the salient pole type rotor 10 according to the present embodiment, the interwinding insertion portion 14a is between the inner peripheral side coil 13a and the outer peripheral side coil 13b, and the intercoil insertion portion 14b is connected to the surface 13c of the coil 13. By inserting an L-shaped spacer member 14 so as to be arranged between the surface 12c of the iron core portion 12, the ventilation space S1 and the surface 13c between the inner peripheral side coil 13a and the outer peripheral side coil 13b, The ventilation space S2 between the surfaces 12c can be formed. That is, the ventilation space S11 and the ventilation space S2 can be formed by a simple operation of inserting the L-shaped spacer member 14 as described above.
[0015]
By forming such ventilation space S1 and ventilation space S2, the salient pole rotor 10 can be effectively cooled. As shown in FIG. 4, the cooling air supplied from a cooling fan (not shown) flows from the rotating shaft 11 side of the coil 13 to the outer peripheral side of the rotating shaft 11 through the ventilation space S <b> 1. As described above, the cooling air flows through the ventilation space S1 formed between the inner peripheral coil 13a and the outer peripheral coil 13b, whereby the coil 13 can be effectively cooled. The air that has cooled the coil 13 in this manner is discharged to the outside of the salient pole rotor 10 through the ventilation space S2. Thereby, the air after cooling the coil 13, that is, the air that has absorbed heat can be discharged outside without staying in the vicinity of the coil 13 or the like. That is, the cooling air can be circulated through the vicinity of the heat generation source such as the inside of the coil 13 and the like, and the salient pole rotor 10 can be efficiently cooled.
[0016]
In the present embodiment, the ventilation space S1 and the ventilation space S2 for enabling efficient cooling as described above are realized by a simple structure in which the spacer member 14 is interposed. Since the spacer member 14 is sandwiched between the inner peripheral coil 13a and the outer peripheral coil 13b by the winding force of the coil 13, there is no need for fixing work such as adhesion or screwing.
[0017]
In the above-described embodiment, the case where the salient pole type rotor 10 having the above-described structure is used for a generator has been described.
[0018]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a sufficient cooling effect can be obtained with a simple configuration.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a salient pole rotor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of an iron core that is a component of the salient pole rotor.
FIG. 3 is a view taken along line III-III in FIG. 1;
FIG. 4 is a view for explaining the flow of cooling air in the salient pole rotor.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional salient pole rotor.
FIG. 6 is a sectional view showing another conventional salient pole type rotor.
[Explanation of symbols]
10 ... salient pole type rotor 11 ... rotating shaft 12 ... iron core (salient pole rotating iron core)
13 ... Coil 13a ... Inner peripheral coil 13b ... Outer peripheral coil 14 ... Spacer member 14a ... Interwinding insertion part 14b ... Coil core insertion part

Claims

回転軸と、前記回転軸と直交する方向に伸びる基部および前記基部の先端部から回転方向両側に伸びる突出部を有することにより横断面がＴ字状の複数の突極回転鉄心と、前記突極回転鉄心の各々の基部の周囲に巻回されるコイルとを備え、当該コイルの内側は前記回転軸の軸長方向のみが前記基部に接し、前記各コイルの外周面同士は回転方向の面で隣の極と隣接している突極型回転子であって、
前記コイルの巻き付け力により、当該コイルを構成する内周側と外周側の巻線間に狭持されるスペーサ部材であって、前記コイルを構成する内周側と外周側の巻線間のうち前記軸長方向のみに部分的に挿入配置され、前記基部の伸びる方向に延在する巻線間挿入部を有するとともに、前記コイルと前記突極回転鉄心の突出部との間に挿入配置され、前記巻線間挿入部の前記回転軸の遠方側の端部から前記コイルの外周側に延在するコイル鉄心間挿入部を有し、前記巻線間の一部、および前記コイルを構成する前記内周側および前記外周側の巻線間と前記突極回転鉄心の突出部との間に通風空間を形成する複数のスペーサ部材
を具備することを特徴とする突極型回転子。A plurality of salient pole rotating cores having a T-shaped cross section by having a rotating shaft, a base portion extending in a direction orthogonal to the rotating shaft, and projecting portions extending from the front end portion of the base portion to both sides in the rotating direction; and a coil wound around each of the base portion of the rotating core, inside of the coil only the axial direction of the rotary shaft is in contact with the base, the outer peripheral surfaces of the coils in terms of the rotational direction A salient pole rotor adjacent to an adjacent pole,
The winding force of the coil, a spacer member to be sandwiched between the peripheral side and the outer peripheral side of the winding inner constituting the coil, out between the windings of the inner and outer peripheral sides constituting the coil It is partially inserted and arranged only in the axial direction, and has an inter-winding insertion portion extending in the extending direction of the base, and is inserted and arranged between the coil and the protruding portion of the salient pole rotating iron core, The inter-winding insertion part has an inter-coil core insertion part extending from an end on the far side of the rotating shaft to the outer peripheral side of the coil, a part between the windings, and the coil constituting the coil A salient pole type rotor comprising: a plurality of spacer members that form a ventilation space between windings on an inner peripheral side and the outer peripheral side and a protruding portion of the salient pole rotating iron core.

前記スペーサ部材は、Ｌ字型の部材であり、
前記スペーサ部材により形成される通風空間の各々は、前記内周側の巻線と前記突極回転鉄心の突出部との間に設けられる空間を介して隣接する通風空間と接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の突極型回転子。The spacer member is an L-shaped member,
Each of the ventilation spaces formed by the spacer member is connected to an adjacent ventilation space via a space provided between the inner winding and the protruding portion of the salient pole rotating iron core. 2. The salient pole rotor according to claim 1, wherein

固定子と、
前記固定子と所定のギャップを有して回転自在に設けられる請求項１または２に記載の突極型回転子と
を具備することを特徴とする発電機。A stator,
The generator comprising: the salient pole type rotor according to claim 1 or 2, wherein the salient pole type rotor is provided rotatably with the stator and a predetermined gap.