CN103023181B

CN103023181B - 旋转电机

Info

Publication number: CN103023181B
Application number: CN201210362697.8A
Authority: CN
Inventors: 藤川贵阳; 石川将也; 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: 2014-11-05
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: JP2013070572A; CN103023181A

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。旋转电机具有转子(20)、定子铁心(30)及围住定子铁心(30)的定子框(40)。转子(20)具有：呈圆环状并能旋转的圆环构件(21a)；固定在圆环构件21a的外周面上的多个底座(22)；固定在各底座(22)上的永磁体(23)；以及通风路用板材，该通风路用板材是形成有与周向间隙的外周面相对的板面的板材，在跨过周向上相邻的底座(22)的同时，从半径方向外侧覆盖周向间隙，并形成沿轴向贯穿的转子通风路(70)，在下游侧形成有通风用通孔(71)。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种具有安装有永磁体的转子的旋转电机。

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，在轴向的上游侧，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，则可分为能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：转子，该转子绕规定的轴自由旋转；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，上述转子具有：圆环构件，该圆环构件呈以从半径方向外侧围住上述轴的方式配置的圆环状，并能同轴地绕上述轴旋转；多个底座，这些底座均沿轴向延伸，并以彼此形成周向间隙的方式固定在上述圆环构件的半径方向外侧的外周面上；多个永磁体，这些永磁体分别固定在上述各底座的半径方向外侧；以及通风路用板材，该通风路用板材是形成有与上述周向间隙的上述外周面相对的板面的板材，在跨过周向上相邻的上述底座的同时，从半径方向外侧覆盖上述周向间隙，并形成沿轴向贯穿的通风路，在上述板面上至少形成有一个通孔，对于上述通孔相对于上述板面的表面积的开口面积，在上述通风路中流动的空气的下游侧的开口面积比空气的上游侧的开口面积大。

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剖视图，其表示旋转中心的上侧半个部分。

图2是局部表示图1的II－II向视的侧视图。

图3是图2的III部的放大侧视图。

图4是局部表示图1的IV－IV向视的俯视图。

图5是局部表示图1的V－V向视的侧视图。

图6是局部表示本发明第二实施方式的旋转电机的转子的示意局部俯视图，其是与第一实施方式的图4相对应的图。

图7是局部表示本发明第三实施方式的旋转电机的转子的示意局部俯视图，其是与第一实施方式的图4相对应的图。

图8是局部表示本发明第四实施方式的旋转电机的转子的示意局部俯视图，其是与第一实施方式的图4相对应的图。

(符号说明)

1 旋转中心轴

10 轴构件

20 转子

21a 圆环构件

21b 支承构件

22 底座

22a 座面

22b 固定槽

23 永磁体

28 通风路用板材

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(duct plate)

40 定子框

61 轴向通风路

61a 空隙

62 半径方向通风路

70 转子通风路

71 通风用通孔

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5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剖视图，其表示旋转中心的上侧半个部分。图2是局部表示图1的II－II向视的侧视图。图3是图2的III部的放大侧视图。

图4是局部表示图1的IV－IV向视的俯视图。图5是局部表示图1的V－V向视的侧视图。

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及对这些构件进行收容的定子框40(图1)。

轴构件10被未图示的轴承支承成能旋转，并同轴地绕旋转中心轴1旋转。

转子20整体呈圆环状，并围住轴构件10。定子铁心30为圆环状，在转子20的半径方向外侧隔着规定的半径方向间隔(空隙61a)而从半径方向外侧围住转子20。

以下对转子20及定子铁心30各自的结构等进行说明。首先，对转子20进行说明。

转子20具有圆环构件21a、多个支承构件21b、多个底座22、多个永磁体23及多个通风路用板材28。

支承构件21b在轴构件10的四个轴向位置上分别固定有多个，并能与轴构件10一起旋转。固定在各轴向位置上的支承构件21b从各自的轴向位置呈放射状地延伸至圆环构件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(图2、图3的左右方向)排列有多个底座22。上述底座22排列成彼此形成周向间隙。上述周向间隙形成后述转子通风路70(图2、图3)。

各底座22是形成轴向较长的长方形的板状构件，其在半径方向外侧形成有座面22a。永磁体23通过粘接而安装在各座面22a上。

在各底座22的面向周向的部位上形成有沿轴向延伸的固定槽22b。在固定槽22b中嵌入通风路用板构件。

通风路用板材28是大致长方形的板材，其长边侧被嵌入固定槽22b。此时，通风路用板材28的各长边侧以将周向上相邻的底座连接的方式从半径方向外侧覆盖周向间隙。即，通风路用板材28的长方形的板面配置成与周向间隙的外周面相对。

藉此，周向间隙由圆环构件21a的外周面、相邻的底座22及通风路用板材28围起。由上述构件围起的周向间隙形成有能使空气沿轴向流通的转子通风路70。

在通风路用板材28的靠下游侧(图1及图4的左侧)处形成有轴向较长的大致长方形的通风用通孔71。利用上述通风用通孔71，就能使在转子通风路70中流动的空气流出空隙61a。

接着，对定子铁心30进行说明。

如上所述，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5)。

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(未图示)。这些翅片在周向上彼此空开间隔地安装。

虽未详细图示，但上述定子框40固定着轴承。在定子框40上形成有供从外部进入并在定子框40内循环的空气排气的排气口(未图示)。也可在定子框40内设置风扇等来产生冷却用空气的流动。

接着，对本实施方式的作用进行说明。

吸入定子框40内的空气的大部分流入形成于转子20的转子通风路70、形成于定子铁心30的轴向通风路61及空隙61a中的某一个。

流入轴向通风路61的空气在轴向上朝图1的左侧流动。流入空隙61a的空气的一部分沿轴向流动，其一部分流入管道板38的半径方向通风路62。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。在这种情况下，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。

在上游侧(图2的右侧)，流入转子通风路70的空气基本全部在轴向上朝图2的左侧流动。在转子通风路70中流动的空气的一部分穿过形成于通风路用板材28的通风用通孔71，而流至空隙61a。

这样，由于形成有多个半径方向通风路62，因此，在轴向的上游侧就容易流入半径方向通风路62。这是由于如上所述，半径方向通风路62的流路截面积比空隙61a的流路截面积大，因此，半径方向通风路62的流动阻力比空隙61a的流动阻力小的缘故。此外，这也是由于因转子20的旋转的风扇效果而容易朝半径方向外侧流动的缘故。

通常，永磁体23及底座22等的发热比定子铁心30的发热小。因此，从通风用通孔71流出的空气具有对定子铁心30进行冷却的效果。

在空隙61a中，比沿轴向流动的空气量更多的空气流入半径方向通风路62。因此，在空隙61a的下游侧，从空隙61a的上游流入的空气的量变少。藉此，利用从转子通风路70的通风用通孔71流出的空气，来补充那部分空气变得不容易流动的、空隙61a的下游侧的空气的流量。其结果是，可抑制在轴向通风路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6对第二实施方式进行说明。图6是局部表示本实施方式的旋转电机的转子20的示意局部俯视图，其是与第一实施方式的图4相对应的图。另外，本实施方式是第一实施方式(图1～图5)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。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相同。

本实施方式的通风路用板材28的通风用通孔71均是圆孔形状，并在靠下游侧处形成五个。

藉此，可将通风用通孔71形成在容易流至半径方向通风路62的部位处。例如，最好使半径方向通风路62与各通风用通孔71的轴向位置对齐。

因此，根据本实施方式，不仅能获得与第一实施方式同样的效果，而且在设计阶段就能调节空气朝下游的流动方式。

(第三实施方式)

使用图7对第三实施方式进行说明。图7是局部表示本实施方式的旋转电机的转子20的示意局部俯视图，其是与第一实施方式的图4相对应的图。另外，本实施方式是第一实施方式(图1～图5)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。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相同。

本实施方式的通风路用板材28的通风用通孔71的周向宽度(图7的上下方向)形成为随着朝向下游侧逐渐增大。藉此，不仅能获得与第一实施方式同样的效果，而且能进一步增加朝下游侧流动的空气量。

(第四实施方式)

使用图8对第四实施方式进行说明。图8是局部表示本实施方式的旋转电机的转子20的示意局部俯视图，其是与第一实施方式的图4相对应的图。另外，本实施方式是第一实施方式(图1～图5)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。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相同。

本实施方式的通风路用板材28是将第二实施方式的特征与第三实施方式的特征组合而成的构件。即，通过增大下游侧的孔直径，能获得与第三实施方式的效果同样的效果。

(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。

此外，在上述实施方式中，轴构件被轴承支承成能旋转，但不局限于此。例如，也可以将轴构件固定，在该轴构件上安装轴承，并在该轴承的外周上固定支承构件21b。此时，也可将旋转中心作为通风路使用。此时的轴承构成为：与轴构件接触的一侧被固定，半径方向外侧(外周面)旋转。此时，也可以构成为使轴构件的端部开口，并从该开口吸气来使空气进入定子框40内。

Claims

1.一种旋转电机，具有：

转子，该转子绕规定的轴自由旋转；

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，

所述转子具有：

圆环构件，该圆环构件呈以从半径方向外侧围住所述轴的方式配置的圆环状，并能同轴地绕所述轴旋转；

多个底座，这些底座均沿轴向延伸，并以彼此形成周向间隙的方式固定在所述圆环构件的半径方向外侧的外周面上；

多个永磁体，这些永磁体分别固定在各所述底座的半径方向外侧；以及

通风路用板材，该通风路用板材是形成有与所述周向间隙的所述外周面相对的板面的板材，在跨过周向上相邻的所述底座的同时，从半径方向外侧覆盖所述周向间隙，并形成沿轴向贯穿的通风路，在所述板面上至少形成有一个通孔，

对于所述通孔相对于所述板面的表面积的开口面积，在所述通风路中流动的空气的下游侧的开口面积比空气的上游侧的开口面积大。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述通风路用板材是轴向较长的长方形，

所述通孔是形成在靠下游侧处的轴向较长的矩形。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述通孔的周向宽度形成为随着朝向下游侧逐渐增大。

4.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述通风路用板材是轴向较长的长方形，所述通孔在靠所述下游侧处形成多个。

5.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述通风路用板材是轴向较长的长方形，

所述通孔在所述板面上形成多个，各所述通孔的面积形成为随着朝向下游侧逐渐变大。

6.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

所述通孔是圆形的。