JP5939394B2 - Rotating electric machine - Google Patents
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Description
本発明は、風力発電機などに適用する大形の回転電機に関し、詳しくは固定子組立構造に係わる。 The present invention relates to a large rotating electric machine applied to a wind power generator or the like, and more particularly to a stator assembly structure.
低速で大トルクの回転電機、例えば直接駆動方式の風力発電機などは、多極化により高効率、小形化を志向することが一般的である。その結果、固定子は軸方向に短く径方向に大きくなる。 Low-speed, large-torque rotating electrical machines, such as direct-drive wind power generators, generally aim at high efficiency and downsizing through multipolarization. As a result, the stator is short in the axial direction and large in the radial direction.
大径化した固定子の製作を容易にするために、固定子鉄心を複数個に分割して固定子枠に収納した組立構造の固定子が一般に採用されており、その具体例として固定子鉄心の分割コアを固定子枠(フレーム)の内周に沿って配列し、各分割コアを個々に締結ボルトを介して固定子枠に固定した組立構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In order to facilitate the manufacture of large-diameter stators, a stator with an assembly structure in which the stator core is divided into a plurality of parts and housed in a stator frame is generally adopted, and a specific example is the stator core. An assembly structure is known in which the divided cores are arranged along the inner periphery of a stator frame (frame), and each divided core is individually fixed to the stator frame via a fastening bolt (see, for example, Patent Document 1). ).
また、直接駆動方式の風力発電機などにおいては、一般に風冷方式を採用して前記固定子枠の外周面上に冷却フィンを布設し、外部の自然風を前記冷却フィンに通風して冷却する場合が多い。冷却フィンの一般的な構造例として固定子枠の外周面に多数条の冷却フィンを溶接接合する(例えば、特許文献2参照)、あるいは鋳鉄の鋳物で作られた固定子枠の周面に冷却フィンを一体に鋳造した構造(例えば、特許文献3参照)などが知られている。 In direct drive type wind power generators and the like, generally, an air cooling method is adopted, cooling fins are laid on the outer peripheral surface of the stator frame, and external natural air is passed through the cooling fins for cooling. There are many cases. As a general structural example of the cooling fin, a large number of cooling fins are welded and joined to the outer peripheral surface of the stator frame (for example, see Patent Document 2), or the peripheral surface of the stator frame made of cast iron casting is cooled. A structure in which fins are integrally cast (for example, see Patent Document 3) is known.
ところで、前記した従来の回転電機の固定子組立構造では次記のような課題がある。すなわち固定子鉄心の分割コアを固定子枠の内周にボルト締結した組立構造(特許文献1参照)では、固定子枠に穿孔したボルト貫通穴を通して締結ボルトを固定子枠の外周側から分割コアに螺合しているために、風雨に曝される屋外設置の環境では雨水が固定子枠のボルト貫通穴を伝わって内部の固定子鉄心に浸入するおそれがあり、何らかの防水対策が必須である。また、固定子枠の外周面に布設する冷却フィンについても、風力発電機などの大形な回転電機に特許文献2,3に開示されている構造を採用しようとすると、製作工数が多くなって製作コストが嵩む問題がある。
By the way, the above-described conventional stator assembly structure of a rotating electric machine has the following problems. That is, in an assembly structure (see Patent Document 1) in which a stator core split core is bolted to the inner periphery of the stator frame (see Patent Document 1), the fastening bolt is split from the outer periphery side of the stator frame through a bolt through hole drilled in the stator frame. Since it is screwed to the rain, rainwater may travel through the bolt through holes in the stator frame and enter the internal stator iron core, and some measures against waterproofing are essential. . Also, with regard to the cooling fins laid on the outer peripheral surface of the stator frame, if the structure disclosed in
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、特許文献1に開示されている分割コアの締結ボルトによる組立構造を採用しつつ、その固定子枠の外周面に布設した別部品の冷却フィンを巧みに利用して前記締結ボルトに対する高い防水性の確保が図れるように改良した固定子組立構造を備えた回転電機を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to adopt an assembly structure using a fastening bolt of a split core disclosed in
上記目的を達成するために、本発明によれば、電磁鋼板の積層体になる固定子鉄心を固定子枠の内周に固定するとともに、該固定子枠の外周面に冷却フィンを布設した風冷式の回転電機であって、前記固定子枠の外周側から締結ボルトを螺合して固定子鉄心を固定子枠に固定したものにおいて、
平行に並ぶ複数枚のフィンを取付基板上に起立形成して一体化した構造体で前記冷却フィンの単位ブロックを構成し、該冷却フィンの単位ブロックを固定子枠の外周面に布設するに際して、前記締結ボルトを外方から覆うように単位ブロックの取付基板を固定子枠の周面に重ねて合わせて固着し(請求項1)、具体的には次記のような態様で構成する。
(1)前記固定子鉄心は周方向に配列した分割コアの集合体になり、かつ各分割コアが個々に締結ボルトを介して固定子枠に固定されている(請求項2)。
(2)前記冷却フィンの単位ブロックには、その取付基板の背面に前記締結ボルトのボルト頭が没入するくぼみ穴を形成する(請求項3)。
(3)前記冷却フィンの単位ブロックを、締結ボルトもしくは溶接接合により固定子枠の外周面上に固着する(請求項4)。
(4)前記固定子枠の周面と冷却フィン単位ブロックの取付基板との間に高伝熱性樹脂もしくは高伝熱性樹脂シートを介装する(請求項5)。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a stator core that is a laminate of electromagnetic steel sheets is fixed to the inner periphery of the stator frame, and a cooling fin is installed on the outer peripheral surface of the stator frame. A cold rotating electric machine, in which a fastening bolt is screwed from the outer peripheral side of the stator frame to fix the stator core to the stator frame,
When a unit block of the cooling fin is configured with a structure in which a plurality of fins arranged in parallel are erected on a mounting substrate and integrated, and the unit block of the cooling fin is laid on the outer peripheral surface of the stator frame, The mounting substrate of the unit block is overlapped and fixed to the peripheral surface of the stator frame so as to cover the fastening bolt from the outside (Claim 1), and specifically, configured in the following manner.
(1) The stator core is an aggregate of divided cores arranged in the circumferential direction, and each divided core is individually fixed to a stator frame via a fastening bolt (Claim 2).
(2) In the unit block of the cooling fin, a recess hole is formed in the back surface of the mounting board, in which the bolt head of the fastening bolt is immersed.
(3) The cooling fin unit block is fixed onto the outer peripheral surface of the stator frame by fastening bolts or welding.
(4) A high heat transfer resin or a high heat transfer resin sheet is interposed between the peripheral surface of the stator frame and the mounting substrate of the cooling fin unit block.
上記構成によれば、固定子枠の内周側に固定子鉄心をボルト締結した上で、冷却フィンの単位ブロックを固定子枠の外周面に配列して固着することにより、固定子鉄心を固定子枠に固定した締結ボルトのボルト貫通穴が冷却フィン単位ブロックの取付基板で塞がれて雨水の浸入を防ぐことができる。なお、この冷却フィンの単位ブロックは、アルミダイキャストなどの工法で簡単に製作できる。 According to the above configuration, the stator core is fixed by arranging and fixing the cooling fin unit blocks on the outer peripheral surface of the stator frame after the stator core is bolted to the inner peripheral side of the stator frame. The bolt through hole of the fastening bolt fixed to the child frame is blocked by the mounting board of the cooling fin unit block, and rainwater can be prevented from entering. The cooling fin unit block can be easily manufactured by a method such as aluminum die casting.
また、固定子枠の周面と冷却フィン単位ブロックの取付基板との間に例えばパテ状の高伝熱性樹脂、もしくは高伝熱性樹脂シートを介装することで、固定子枠と冷却フィンとの間の高い伝熱性を確保しつつ、ボルト貫通穴を防水する高い封止効果が得られる。 Moreover, by putting a putty-like high heat transfer resin or a high heat transfer resin sheet between the peripheral surface of the stator frame and the mounting substrate of the cooling fin unit block, the stator frame and the cooling fin The high sealing effect which waterproofs a bolt through-hole is acquired, ensuring high heat conductivity in between.
以下、本発明の実施の形態を図1〜図3に示す実施例に基づいて説明する。
図示実施例において、1は電磁鋼板の積層体になる分割コア形の固定子鉄心、2は固定子鉄心1を囲繞してその外周側に配した鋳鉄製の固定子枠、3は固定子枠2の外周面上に配置した冷却フィン、4は固定子鉄心1を固定子枠2に固定する締結ボルト(以下「固定鉄心締結ボルト」とも称する)、5は冷却フィン3の単位ブロック(詳細構造を後記する)を固定子枠2に固定する締結ボルト(以下「冷却フィン締結ボルト」とも称する)、6は固定子鉄心1を構成する分割コア、7は冷却フィン3と固定子枠2との間に介装した高伝熱性の樹脂シート、8は隣接する分割コア6の相互間の分割部である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on the examples shown in FIGS.
In the illustrated embodiment,
ここで、固定子鉄心1は周方向に分割して固定子枠2の内周面に配列した前記分割コア6の集合体からなり、その分割コア6には扇形状の継鉄部6a、該継鉄部6aから内周側に延出する複数のティース部6b、およびティース部6bの間に画成した固定子コイル(不図示)を収納する複数のスロット6cが形成され、さらに継鉄部6aの外周面には前記固定鉄心締結ボルト4が螺合するダブテールキー9を嵌挿するダブテール形状の凹溝(以下「ダブテール溝」とも称する)6dが周上に分散形成されている。
Here, the
なお、ダブテールキー9は、図1に示されるように略台形状の断面を有する楔状部材であり、固定鉄心締結ボルト4のためのタップ穴(以下「固定鉄心締結ボルト用タップ穴」とも称する)9aが穿設されている。このダブテールキー9が、分割コア6の外周面に形成されたダブテール形状、すなわち分割コア6の内径側ほど幅が広くなる略台形状の断面を有する凹溝(ダブテール溝)6dに嵌挿される。
The
また、固定子枠2には固定子鉄心締結ボルト4のためのボルト貫通穴(以下「固定子鉄心締結ボルト用貫通穴」とも称する)2aが穿設されているとともに、固定子枠2の外周面には冷却フィン締結ボルト5のためのタップ穴(以下「冷却フィン締結ボルト用タップ穴」とも称する)2bが穿設されている。
The
一方、冷却フィン3は、図2,図3で示すように、断面円弧状の取付基板3aの上面に軸方向に沿って延在する複数枚のフィン3bを起立形成したアルミダイキャスト等で製作された別部品で単位ブロックを構成している。また、その取付基板3aの背面には前記固定鉄心締結ボルト4の配列に合わせてそのボルト頭4aが没入するくぼみ穴3cが形成され、さらにこのくぼみ穴3cからずれた位置には、複数箇所に分散して取付基板3aを固定子枠2の外周面に締結する冷却フィン締結ボルト5のためのボルト貫通穴(以下「冷却フィン締結ボルト用貫通穴」とも称する)3dが穿設されている。
On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, the
次に前記した固定子の組立手順を説明する。まず、固定子鉄心1の各分割コア6には固定子コイル(不図示)を巻装し、さらに分割コア6の外周面に形成されたダブテール溝6dにはダブテールキー9を嵌挿しておく。次に、この分割コア6を固定子枠2の内周面に位置決めして重ね合わせ、固定枠2の外周側から固定子鉄心締結ボルト用貫通穴2aを挿通した固定子鉄心締結ボルト4を、ダブテールキー9の固定鉄心締結ボルト用タップ穴9aに螺合して、分割コア6を固定枠2の内周面の所定位置に締結する。この状態で、次に前記固定子鉄心締結ボルト4を外方から覆うように固定子枠2の外周面上に冷却フィン3の単位ブロックを重ね、前記固定子鉄心締結ボルト4のボルト頭4aを取付基板3aのくぼみ穴3cに嵌入させた上で、取付基板3aの外周側から冷却フィン締結ボルト用貫通穴3dを挿通した冷却フィン締結ボルト5を、固定子枠2の冷却フィン締結ボルト用タップ穴2bに螺合して、取付基板3aを固定子枠2の外周面に固着する。なお、冷却フィン締結ボルト5は固定子枠2を貫通しないようにその軸長を設定している。
Next, the procedure for assembling the stator will be described. First, a stator coil (not shown) is wound around each split
また、図示実施例では、冷却フィン3の取付基板3aと固定子枠2とが密着し合うように両者間に高伝熱性の樹脂シート7を介装しており、これにより冷却フィンと固定子枠との間の高い伝熱性を確保しつつ、固定子鉄心締結ボルト4に対する防水封止効果を高めることができる。なお、樹脂シート7を用いる代わりにペースト状の高伝熱性樹脂材を塗布しても同様な効果が得られる。また、図示実施例では冷却フィン3を冷却フィン締結ボルト5で固定子枠2に固着しているが、冷却フィン締結ボルト5を用いる代わりに、冷却フィン3の取付基板3aの周縁に沿って固定子枠2との間を溶接接合(シーム溶接,TIG溶接)することもできる。
Further, in the illustrated embodiment, a highly heat-
上記の固定子組立構造によれば、固定子鉄心1を固定子枠2に固定した固定子鉄心締結ボルト4のためのボルト貫通穴(固定子鉄心締結ボルト用貫通穴)2aを冷却フィン3の取付基板3aにより覆って外部から雨水が機内側に浸入するのを確実に防ぐことができる。
According to the stator assembly structure described above, the bolt through hole (the stator core fastening bolt through hole) 2 a for the stator
1 固定子鉄心
2 固定子枠
2a 固定子鉄心締結ボルト用貫通穴
2b 冷却フィン締結ボルト用タップ穴
3 冷却フィン
3a 取付基板
3b フィン
3c くぼみ穴
3d 冷却フィン締結ボルト用貫通穴
4 固定子鉄心締結ボルト
4a ボルト頭
5 冷却フィン締結ボルト
6 分割コア
6a 継鉄部
6b ティース部
6c スロット
6d ダブテール溝
7 高伝熱性樹脂シート
8 分割部
9 ダブテールキー
9a 固定子鉄心締結ボルト用タップ穴
DESCRIPTION OF
Claims (5)
平行に並ぶ複数枚のフィンを取付基板上に起立形成して一体化した構造体で前記冷却フィンの単位ブロックを構成し、該冷却フィンの単位ブロックを固定子枠の外周面に布設するに際して、前記締結ボルトを外方から覆うように単位ブロックの取付基板を固定子枠の周面に重ねて合わせて固着したことを特徴とする回転電機。 A stator iron core, which is a laminate of electromagnetic steel plates, is fixed to the inner periphery of the stator frame, and is an air-cooled rotary electric machine in which cooling fins are installed on the outer peripheral surface of the stator frame, In what fixed the stator core to the stator frame by screwing the fastening bolt from the outer peripheral side,
When a unit block of the cooling fin is configured with a structure in which a plurality of fins arranged in parallel are erected on a mounting substrate and integrated, and the unit block of the cooling fin is laid on the outer peripheral surface of the stator frame, A rotating electrical machine characterized in that a mounting substrate of a unit block is overlapped and fixed to a peripheral surface of a stator frame so as to cover the fastening bolt from the outside.
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