CN103023173B

CN103023173B - 旋转电机

Info

Publication number: CN103023173B
Application number: CN201210362690.6A
Authority: CN
Inventors: 石川将也; 藤川贵阳; 槌本英伸
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: CN103023173A; JP2013070559A; BR102012024280A2; BR102012024280B1; JP5647961B2

Abstract

一种旋转电机，其能高效地对旋转电机的定子铁心等进行冷却。旋转电机具有围住轴构件(10)的转子(20)、定子铁心(30)、围住定子铁心(30)的定子框(40)及流动阻力体(70)。定子铁心(30)具有：钢板组(31)，该钢板组(31)形成有能使空气沿轴向流通的轴向通风路(61)，且所述钢板组(31)空开间隔地配置；以及管道板(38)，该管道板(38)配置在相邻的钢板组(31)之间并形成有能使空气沿半径方向流通的半径方向通风路(62)。在轴向通风路(61)内彼此空开间隔地配置有多个流动阻力体(70)，这些流动阻力体均能调节轴向通风路(61)的轴向截面积，并形成为截面积随着朝向轴向的上游侧而逐渐变小。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种具有形成有通风路的定子铁心的旋转电机。

背景技术

旋转电机具有转子、从半径方向外侧围住上述转子的定子铁心以及对上述定子铁心进行收容的定子框。

转子绕规定的轴(旋转中心轴)旋转。在转子中，例如存在安装有永磁体的转子。这种转子在圆环状构件的外周上固定有底座，并将永磁体固定在该底座上。在转子及定子上形成有用于对它们进行冷却的通风路(例如专利文献1)。

定子具有定子铁心及定子绕组等。在定子铁心上形成有用于对定子铁心进行冷却的通风路。通过使冷却用的空气在上述通风路中流动，就可对定子铁心进行冷却。在上述通风路中，空气沿旋转中心轴所延伸的方向这一个方向流动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011－142735号公报

在通风路中，具有沿轴向流动的轴向流路和沿半径方向流动的半径方向流路。轴向流路除了形成在定子铁心上之外，还包括在转子与定子铁心之间形成的空隙。

在上述空隙中流动的空气有沿轴向流动的空气和沿半径方向流动的空气。由于半径方向流路的流路截面积比空隙的流路截面积大，因此，在上游侧，流入半径方向流路的空气增多。

因此，有时在轴向流路的各个轴向位置上，空气流量是不同的。若流路分布不同，则可分为有效进行冷却的部位和效率低的部位。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于高效地对定子铁心等进行冷却。

为实现上述目的，本发明的旋转电机具有：轴构件，该轴构件呈从半径方向外侧围住转轴的圆环状，以围住外周的方式彼此空开轴向间隔地固定有至少两个轴承，在位于上述轴承之间的外周面上形成有至少一个通孔；转子，该转子呈从半径方向外侧围住上述轴构件的圆环状，在轴向外侧形成有通孔，在外周面上形成有底座并将磁性构件安装在上述底座的半径方向外侧，上述转子被支承在轴承上，并能绕上述转轴自由旋转；定子铁心，该定子铁心从半径方向外侧围住上述转子；以及定子框，该定子框构成为从半径方向外侧围住上述定子铁心，其特征是，上述定子铁心具有：多个钢板组，这些钢板组均是将开设有贯穿中心的孔的圆板状的钢板层叠而成的，并形成能使空气沿轴向流通的轴向通风路，这些钢板组在轴向上彼此空开轴向间隔地配置；以及管道板，该管道板配置在沿轴向相邻的上述钢板组之间，并形成有能使空气沿半径方向流通的半径方向通风路，在上述轴向通风路内彼此空开轴向间隔地配置有多个流动阻力体，这些流动阻力体均能调节轴向通风路的轴向截面积，并形成为使轴向通风路的流路截面积随着朝向轴向上游侧逐渐变小。

根据本发明，能高效地对定子铁心等进行冷却。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的旋转电机的示意局部主视图，其表示旋转中心的上侧部分。

图2是图1的II－II向视侧视图。

图3是图1的III－III向视侧视图。

图4是本发明第二实施方式的旋转电机的定子铁心的侧视图。

图5是表示将流动阻力体配置在图4的定子铁心上的例子的侧视图。

图6是本发明第三实施方式的旋转电机的示意局部主视图，其表示旋转中心的上侧部分。

图7是图6的VII－VII向视侧视图。

图8是图6的VIII－VIII向视侧视图。

(符号说明)

1旋转中心轴

10轴构件

11轴承

12通风用长孔

20转子

21a圆环构件

21b支承构件

22底座

23永磁体

30定子铁心

31钢板组

33钢板

34内侧槽

35外侧槽

37定子绕组

38管道板(ductplate)

40定子框

41翅片

42排气口

50通风路用通孔

61轴向通风路

61a空隙

62半径方向通风路

70流动阻力体

71平板

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是本实施方式的旋转电机的示意局部主视图，其表示旋转中心的上侧部分。图2是图1的II－II向视侧视图。图3是图1的III－III向视侧视图。

首先，对本实施方式的旋转电机的结构进行说明。

旋转电机具有绕旋转中心轴1旋转的转子20、供该转子20安装的轴构件10、定子铁心30、对这些构件进行收容的定子框40、两个轴承11及流动阻力体70。

轴构件10是从半径方向外侧围住旋转中心轴1的圆环状构件。在上述轴构件10上沿轴向彼此空开间隙地安装有轴承11。上述轴承11以围住轴构件10的外周的方式安装于轴构件10。

在两个轴承11间的轴构件10的外周面上形成有通风用长孔12。上述通风用长孔12是从旋转中心向半径方向外侧的空气流路。

此外，将轴构件10的端部开口，上述开口为吸气口(未图示)。即，从轴构件10的端部进入的空气经过通风用长孔12而进入旋转电机的内部。

上述轴承11构成为：与轴构件10接触的一侧被固定，半径方向外侧(外周面)旋转。

转子20具有圆环构件21a、支承构件21b、多个底座22及多个永磁体23。

支承构件21b被固定在轴承11上，从而能与轴承11的外周面一起旋转。支承构件21b从轴承11呈放射状延伸至圆环构件21a的内周面，并对圆环构件21a进行支承。

圆环构件21a是受到支承构件21b支承而能自由旋转，并从半径方向外侧围住轴构件10的圆环状构件。

在圆环构件21a的外周面上沿周向彼此空开间隔地安装有多个底座22。各底座22是形成为轴向较长的长方形的板状构件。永磁体23通过粘接而安装在各底座22的半径方向外侧。

定子铁心30是以从半径方向外侧围住转子20的方式构成而整体呈圆环状的构件。定子铁心30的内周面以与转子20的外周面(半径方向外侧)隔着规定的半径方向间隔(空隙61a)的方式配置。上述空隙61a是后述的轴向通风路61中的一个。上述定子铁心30具有六个钢板组31、五个管道板38。

虽未详细图示，但钢板组31在轴向上层叠有多个钢板33。钢板33呈在中央形成有孔的圆板状。转子20被配置成贯穿上述孔。此外，在各钢板33的半径方向内侧形成有内侧槽34，在外侧形成有外侧槽35(图2)。

在周向上互相等间隔地形成有多个内侧槽34。在对钢板33进行层叠来构成钢板组31时，形成于各钢板33上的内侧槽34在轴向上连通。而且，在各钢板组31沿轴向排列时，各内周槽在轴向上连通。在连通的内侧槽34中，卷绕定子绕组37。

在周向上互相等间隔地形成有多个外侧槽35。在对钢板33进行层叠来构成钢板组31时，形成于各钢板33上的外侧槽35在轴向上连通。而且，在各钢板组31沿轴向排列时，各外周槽在轴向上连通。连通的外侧槽35形成冷却空气的流路(轴向通风路61)。

该外侧槽35的半径方向外侧的开口被定子框40的内侧堵塞。后面将对定子框40的结构进行说明。

管道板38分别配置于在轴向上排列的钢板组31之间。即，钢板组31与管道板38在轴向上交替排列。上述管道板38虽然省略了详细的图示，但其是在各自的中央开设有孔的圆板状的板，在至少一方的开孔圆板面上安装有多个杆件。这些杆件呈放射状安装。在各杆件之间形成冷却空气的流路(半径方向通风路62)。

定子框40以从半径方向外侧围住定子铁心30的方式构成。定子框40的内周与定子铁心30的外周接触。使用定子框40的内表面来将上述轴向通风路61的半径方向外侧的开口塞住。

在定子框40的外周面上安装有多个轴向较长的翅片41。这些翅片41在周向上彼此空开间隔地安装。

上述定子框40对轴构件10进行固定。此外，形成有将进入定子框40内并循环的空气排出的排气口42。

在定子铁心30内的轴向通风路61上彼此空开轴向间隔地配置有多个流动阻力体70。通过配置上述流动阻力体70，可减小该轴向通风路61的流路面积。藉此，可使冷却用的空气的流动阻力增大。

流动阻力体70在轴向通风路61的周向宽度上嵌合(图3)。

各流动阻力体70由多个平板71构成，其是将这些平板71层叠而构成的。各金属制的板材在轴向通风路61的周向宽度上嵌合。通过调节要层叠的平板71的块数，就能对轴向通风路61的轴向截面积进行调节。

流动阻力体70从上游侧朝向下游侧，减少平板71的层叠块数。即，上游侧的轴向通风路61的流路截面积比下游侧的流路截面积小。

接着，通过对设有流动阻力体70和没有设置流动阻力体70的情况进行比较，来说明本实施方式的作用。首先，对没有设置流动阻力体70的情况进行说明。

从吸气口吸入的空气流入形成于定子铁心30的轴向通风路61及空隙61a。

然后，流入空隙61a的空气的一部分沿轴向流动，其一部分在管道板38的半径方向通风路62中流动。

流出半径方向通风路62的空气流入定子铁心30的轴向通风路61，并在轴向上流动。此时，在轴向通风路61中流动的空气的热量的一部分经由定子框40的外表面而从定子框40的外侧的翅片41等中散热。

流至定子铁心30下游侧端部的空气从定子框40的排气口42排出至定子框40的外部。

在一个管道板38上呈放射状地形成有多个半径方向通风路62。若将空隙61a的流路形成为一个圆环状的流路，则通常在具有管道板38的轴向位置上，半径方向通风路62的流路面积比空隙61a的流路面积大。

由于形成多个半径方向通风路62，因此，在空隙61a内流动的空气的沿轴向的通风量减少，在下游侧几乎没有流动。即，在空隙61a的下游侧流动的空气变少。因此，在空隙61a的下游侧附近，定子铁心30的内周侧等的冷却效果比上游侧的冷却效果低。

接着，对安装有流动阻力体70的情况进行说明。

从定子框40的吸气口吸入的空气流入形成于定子铁心30的轴向通风路61及空隙61a。然后，流入空隙61a的空气的一部分沿轴向流动，其一部分在管道板38的半径方向通风路62中流动。至此为止的冷却用的空气的流动与没有设置流动阻力体70的情况基本相同。

这样，由于形成有多个半径方向通风路62，因此，在轴向的上游侧就会流入半径方向通风路62。从半径方向通风路62流出的空气因配置在轴向流通路上的流动阻力体70，而不容易在轴向通风路61中流动。因此，能一定程度上抑制进入半径方向通风路62的空气量。

没有流入半径方向流路的空气在空隙61a中流通。藉此，在空隙61a的下游侧也流入有空气。其结果是，能抑制在轴向通风路61及空隙61a中流动的空气量因轴向位置的不同而出现偏差的情况。

通过以上说明可知，根据本实施方式，能高效地对定子铁心30进行冷却。

(第二实施方式)

使用图4对第二实施方式进行说明。图4是本实施方式的旋转电机的定子铁心30的侧视图。图5是表示将流动阻力体70配置在图4的定子铁心30上的例子的侧视图。

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相似的部分标注相同的符号，省略其重复说明。

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相同。

在构成本实施方式的定子铁心30的钢板组31的钢板33上，沿周向彼此空开间隔地形成有多个通风路用通孔50。

在周向上互相等间隔地形成有多个通风路用通孔50。在对钢板33进行层叠来构成钢板组31时，形成于各钢板33上的通风路用通孔50在轴向上连通。而且，在各钢板组31沿轴向排列时，各通风路用通孔50在轴向上连通。连通的通风路用通孔50形成冷却空气的流路(轴向通风路61)。

流动阻力体70与第一实施方式一样，是将金属制的板材沿半径方向层叠而构成的。

藉此，能获得与第一实施方式相同的效果。

(第三实施方式)

使用图6～图8对第三实施方式进行说明。图6是本实施方式的旋转电机的示意局部主视图，其表示旋转中心的上侧部分。图7是图6的VII－VII向视侧视图。图8是图6的VIII－VIII向视侧视图。

本实施方式的定子铁心30具有六种钢板33。相同种类的钢板33构成一个钢板组31。上述钢板33的、在第一实施方式中说明的外侧槽35(图2、图3)的半径方向深度是不同的。

构成配置在图6最右侧的钢板组31的钢板33(图7)的外侧槽35的半径方向深度D比构成配置在图6最左侧的钢板组31的钢板33(图8)的外侧槽35的半径方向深度D小。

在本例中，构成从图6右侧朝向左侧排列的钢板组31的钢板33的外侧槽35的半径方向深度构成为从右侧朝向左侧慢慢增大。位于最左侧的钢板组31的钢板33最好形成为与在第一实施方式中说明的图2所示的钢板相同的形状。

藉此，轴向通风路61的流路截面积从冷却用的空气的流动方向的上游朝向下游慢慢增大。即，本实施方式的流动阻力体70与钢板33一体形成。

藉此，能获得与第一实施方式同样的效果。此外，由于流动阻力体70构成钢板33的一部分，因此，在旋转电机运转时，能抑制由流动阻力体70单独产生的振动等。

(其它实施方式)

上述实施方式的说明仅是用于说明本发明的例示，并不对权利要求书记载的发明加以限定。此外，本发明的各部分结构不局限于上述实施方式，其能在权利要求书记载的技术范围内进行各种变形。

例如，也可以将第二实施方式的特征与第三实施方式的特征组合。此时，也可以构成为使每个钢板组31上的第二实施方式的通风路用通孔50的孔直径不同。

此外，上述实施方式的流动阻力体70使平板71沿半径方向层叠，但不局限于此。例如，也可以构成在面向管道板38的轴向的平面部上以与钢板33平行地接触的方式安装板材，来塞住轴向通风路61的流路面的一部分。此时，板材最好通过焊接等方式安装到管道板38上。

Claims

1.一种旋转电机，具有：

轴构件，该轴构件呈从半径方向外侧围住转轴的圆环状，以围住外周的方式彼此空开轴向间隔地固定有至少两个轴承，在位于所述轴承之间的外周面上形成有至少一个通风用长孔；

转子，该转子呈从半径方向外侧围住所述轴构件的圆环状，在外周面上形成有底座并将磁性构件安装在所述底座的半径方向外侧，所述转子支承在轴承上，并能绕所述转轴自由旋转；

定子铁心，该定子铁心从半径方向外侧围住所述转子；以及

定子框，该定子框构成为从半径方向外侧围住所述定子铁心，

其特征在于，

所述定子铁心具有：

多个钢板组，这些钢板组均是将开设有贯穿中心的孔的开孔圆板状的钢板层叠而成的，并形成有能使空气沿轴向流通的轴向通风路，这些钢板组在轴向上彼此空开轴向间隔地配置；以及

管道板，该管道板配置在沿轴向相邻的所述钢板组之间，并形成有能使空气沿半径方向流通的半径方向通风路，

在所述轴向通风路内彼此空开轴向间隔地配置有多个流动阻力体，这些流动阻力体均能调节轴向通风路的轴向截面积，并形成为使轴向通风路的流路截面积随着朝向轴向上游侧而逐渐变小。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述流动阻力体构成为通过将金属制的板材沿半径方向层叠来对通风路的流路面积进行调节。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述轴向通风路形成有槽，该槽形成在各开孔圆板状的钢板的半径方向外侧，在将所述开孔圆板状的钢板沿轴向层叠时，所述各槽沿轴向连通地形成。

4.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述轴向通风路在所述开孔圆板状的钢板各自的面内形成有通风路用通孔，并使所述通风路用通孔在轴向上连通。