CN104205573B - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

旋转电机的转子包括：绕旋转轴旋转的圆环部件(21)；多个基座(23)，该多个基座(23)沿轴向延伸，以相互间形成圆周方向间隙的方式固定在圆环部件(21)的外周面上，在半径方向外侧面(23a)上形成了沿轴向延伸且在半径方向外侧以及轴向外侧开口的第一槽(24)；以及永磁体(25)，该永磁体(25)固定在各基座(23)的半径方向外侧，在与基座(23)相接的半径方向内侧面(25a)上形成了第二槽(26)。由此能够将旋转电机的转子有效地加以冷却。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及一种旋转电机，该旋转电机具有安装了永磁体的转子。
背景技术
旋转电机具有转子、从半径方向外侧围住该转子的定子以及容纳该定子的定子框。
转子围绕规定的轴(旋转中心轴)旋转。有的转子上例如装有永磁体。这类转子有的是在圆环状部件的外周固定基座，再在该基座上固定永磁体。有的还在转子或定子上形成将它们加以冷却的通风路径(例如专利文献1)。
定子具有定子铁心以及定子线圈等。有的在定子铁心上形成用于将定子铁心加以冷却的通风路径。通过使冷却用的空气在该通风路径中流动，将定子铁心加以冷却。在这个通风路径中，空气在沿着旋转中心轴方向的一个方向上流动。
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
发明内容
发明所要解决的技术问题
对永磁体型旋转电机的转子的冷却是通过使空气在转子及定子之间的空隙或永磁体彼此间的圆周方向间隙等中流动来实现的。
如果是轴长较长的类型，则处于下风侧的永磁体的温度比上风侧的永磁体的温度高，处于下风侧的磁体往往难以冷却。
本发明正是为了解决上述技术问题而作出的，其目的在于有效地将转子加以冷却。
解决技术问题所采用的技术方案
为了实现上述目的，本发明的旋转电机包括：旋转轴，该旋转轴绕规定的轴旋转；转子，该转子从半径方向外侧包围所述旋转轴且固定在所述旋转轴上而与所述旋转轴一同旋转；定子，该定子从半径方向外侧包围所述转子；以及定子框，该定子框从半径方向外侧包围所述定子铁心，其特征在于，所述转子包括：圆环部件，该圆环部件形成以从半径方向外侧包围所述轴的方式配置的圆环状，能够绕所述轴同轴地旋转；多个基座，该多个基座分别沿轴向延伸，且以相互间形成圆周方向间隙的方式固定在所述圆环部件的半径方向外侧的外周面上；以及多个永磁体，该多个永磁体分别固定在各所述基座的半径方向外侧，在各所述基座的半径方向外侧面以及各所述永磁体的与所述基座相接的半径方向内侧面中的至少一方上，形成有沿轴向延伸而在半径方向以及轴向上开口的槽。
发明效果
本发明能够有效地将转子加以冷却。
附图说明
图1是示意地表示本发明第一实施方式的旋转电机的示意主视图。
图2是从轴向外侧观察图1的转子的一部分的局部立体图。
图3是从轴向外侧观察图2的转子的一部分的局部侧视图。
图4是从轴向外侧观察本发明第二实施方式的旋转电机的转子的一部分的局部侧视图。
图5是从轴向外侧观察本发明第三实施方式的旋转电机的转子的一部分的局部侧视图。
图6是从轴向外侧观察本发明第四实施方式的旋转电机的转子的一部分的局部侧视图。
图7是从轴向外侧观察本发明第五实施方式的旋转电机的转子的一部分的局部侧视图。
图8是从轴向外侧观察本发明第六实施方式的旋转电机的转子的一组永磁体以及基座的示意主视图。
具体实施方式
以下参照附图说明本发明的旋转电机的实施方式。
[第一实施方式]
以下用图1～图3说明第一实施方式。图1是示意地表示本实施方式的旋转电机的示意主视图。在图1中，只示出了最上部和最下部的散热片45，而省略了其他的散热片45。
图2是从轴向外侧观察图1的转子20的一部分的局部立体图。图3是从轴向外侧观察图2的转子20的一部分的局部侧视图。图3中示出了一组基座23及永磁体25。
首先说明本实施方式的旋转电机的结构。
本实施方式的旋转电机为永磁体式同步发电机，具有旋转轴10、转子20、定子30、定子框40、散热片45以及内部风扇38。该同步发电机例如通过风力使旋转轴10旋转，且能够将其旋转力作为电力输出。
旋转轴10是水平地延伸且轴向断面为圆形的部件，被图中未示的轴承支承而能够旋转，其围绕水平的旋转中心轴旋转。
转子20整体呈圆环状，其是包围旋转轴10的部件，具有圆环部件21、多个支承部件22、多个基座23以及多个永磁体25。
支承部件22在旋转轴10的三处轴向位置上各固定若干根，能够与旋转轴10一同旋转。固定在各轴向位置上的支承部件22从各轴向位置呈放射状延伸到圆环部件21的内周面上而支承圆环部件21。
圆环部件21是圆环状的部件，受支承部件22支承而旋转自如，并且从半径方向外侧包围旋转轴10。
各基座23是在轴向上较长的长方形的板状部件，在半径方向外侧形成了座面23a。在该座面23a上，用粘接方式安装了永磁体25。
各基座23在圆环部件21的外周面上沿着圆周方向排列多个。这些基座23以相互间形成圆周方向间隙29的方式排列。
在各基座23的座面23a上形成了沿轴向延伸的第一槽24。该第一槽24向半径方向外侧开口，且从一个轴向端部延伸到相反一侧的轴向端部。与该第一槽24的轴向垂直的断面为大致半圆形。
永磁体25是沿轴向延伸的大致长方体状的部件，通过粘接方式安装在各座面23a上。在各永磁体25的半径方向内侧面、即与座面23a相接的粘接面25a上，形成了第二槽26。
该第二槽26沿轴向延伸，向半径方向外侧开口，且从一个轴向端部延伸到相反一侧的轴向端部。与该第二槽26的轴向垂直的断面为大致半圆形。
当在座面23a上粘接永磁体25时，第一槽24及第二槽26就互为相对。这时，就由第一槽24及第二槽26形成了在轴向贯通的轴向通孔28。该轴向通孔28的与轴向垂直的断面为大致圆形。
定子30是圆环状的部件，在转子20的半径方向外侧隔开规定的半径方向间隔(空隙32)而从半径方向外侧将其包围。详细结构省略图示，主要是形成了沿轴向贯通、能让冷却用空气流通的通风孔(图中未示)。
定子框40构成从半径方向外侧包围定子30。定子框40的内周与定子30的外周相接。
在定子框40的外周面上安装了多个在轴向上较长的散热片45。这些散热片45在圆周方向上相互隔开间隔安装。
对该定子框40省略具体的图示，其用来固定轴承。另外还形成了吸入外部空气用的吸气口(图中未示)以及使在定子框40内循环的空气排出的排气口(图中未示)。
内部风扇38安装在旋转轴10上，与旋转轴10一同旋转来送风。通过这样的送风将定子30及转子20等加以冷却。在本例中，图1的右侧为上游侧，左侧为下游侧。关于冷却用空气的流动将在后面说明。
接着说明本实施方式的作用。
从定子框40的吸气口吸入的空气流入空隙32、设在定子上的通风孔、转子20的永磁体25彼此间的圆周方向间隙29以及在转子20上形成的轴向通孔28。转子20被在空隙32、转子20的永磁体25彼此间的圆周方向间隙29以及在转子20上形成的轴向通孔28中流动的空气冷却。
如果是轴长较长类型的同步发电机，则下游侧的永磁体25的温度比上游侧的永磁体25的温度高。在不设轴向通孔28时，空气会流到永磁体25的半径方向外侧以及圆周方向表面。
而通过如上述那样形成轴向通孔28，使冷却空气除了流到永磁体25的半径方向外侧以及圆周方向表面之外，还能流到轴向通孔28，由此能够提高永磁体25的冷却效果。另外，流过轴向通孔28的冷却空气还有助于基座23的冷却。另外，由于抑制了下风侧永磁体25的温度上升，因此能够改善轴向磁通密度的偏差。
如上所述，本实施方式能够有效地冷却转子20。
[第二实施方式]
以下用图4说明第二实施方式。图4是从轴向外侧观察本实施方式的旋转电机的转子20的一部分的局部侧视图。本实施方式是第一实施方式(图1～图3)的变形例，凡与第一实施方式相同或类似的部分用同一符号表示且省略重复说明。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同样。
本实施方式的轴向通孔28的与轴向垂直的断面形成为周向较长的跑道状。从而，与第一实施方式相比，轴向通孔28的与轴向垂直的截面积更大，因此永磁体25的半径方向内侧的面被冷却空气吹到的面积更大。由此能够增大永磁体25的冷却效果。
[第三实施方式]
以下用图5说明第三实施方式。图5是从轴向外侧观察本实施方式的旋转电机的转子20的一部分的局部侧视图。本实施方式是第一实施方式(图1～图3)的变形例，凡与第一实施方式相同或类似的部分用同一符号表示且省略重复说明。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同样。
关于本实施方式的轴向通孔28，是在周向上并排两个在第一实施方式中说明的轴向通孔28而形成的。轴向通孔28彼此间相互平行。
从而，与第一实施方式相比，轴向通孔28的与轴向垂直的截面积更大，因此永磁体25的半径方向内侧的面被冷却空气吹到的面积更大。由此能够增大永磁体25的冷却效果。
[第四实施方式]
以下用图6说明第四实施方式。图6是从轴向外侧观察本实施方式的旋转电机的转子20的一部分的局部侧视图。本实施方式是第一实施方式(图1～图3)的变形例，凡与第一实施方式相同或类似的部分用同一符号表示且省略重复说明。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同样。
本实施方式的第一槽24的与轴向垂直的断面是三角形，其一个顶点形成槽底。第二槽26的与轴向垂直的断面也与第一槽24同样，是三角形。由第一槽24及第二槽26组成的轴向通孔28的与轴向垂直的断面为大致正方形。此时，各槽底的断面形状也可以是分别形成为部分圆弧。
由此能够获得与第一实施方式同样的效果。另外在这种场合，通过将第一槽24及第二槽26的断面形状做成三角形，能够使相当于三角形的边的部分在轴向上扩展来在槽中形成平面。与将断面做成圆形的场合相比，槽的加工更容易。
[第五实施方式]
以下用图7说明第五实施方式。图7是从轴向外侧观察本实施方式的旋转电机的转子20的一部分的局部侧视图。本实施方式是第一实施方式(图1～图3)的变形例，凡与第一实施方式相同或类似的部分用同一符号表示且省略重复说明。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同样。
本实施方式的轴向通孔28只用在第一实施方式中说明的第一槽24来形成。由于不在永磁体25上进行槽的加工，因此与第一实施方式相比，能够降低制造成本。
该轴向通孔28也可以只用第二槽26来形成。
[第六实施方式]
以下用图8说明第六实施方式。图8是本实施方式的旋转电机的转子20的一组永磁体25以及基座23等的示意局部主视图。本实施方式是第一实施方式(图1～图3)的变形例，凡与第一实施方式相同或类似的部分用同一符号表示且省略重复说明。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同样。
在本实施方式的第二槽26中，在图8中的左侧形成了沿半径方向贯通的半径方向通孔28a。该半径方向通孔28a的一侧在第二槽26的槽底开口，相反一侧则在空隙32开口。
在第一实施方式中说明的内部风扇38(图1)安装在旋转轴10上，与旋转轴10一同旋转来送风。通过这样的送风将定子30及转子20等加以冷却。图1中的右侧为上游侧，左侧为下游侧。
在本实施方式中，图8中的右侧为上游侧，左侧为下游侧。即，半径方向通孔28a形成的部位在下游侧。
被内部风扇38送风而在轴向通孔28内流动的空气的一部分能够流入半径方向通孔28a。结果是，在永磁体25的下游侧，接触永磁体25的空气量增加，使对永磁体25的冷却效果增大。
[其它实施方式]
上述实施方式是用于说明本发明的例子，不能用来限定权利要求书中记载的发明。另外，本发明各部分的结构不限于上述实施方式，可在权利要求书记载的技术范围内作各种变更。
在上述实施方式中，轴向通孔28的与轴向垂直的断面为圆形及跑道形，但不限于此种结构，也可以是椭圆形等。
而且轴向通孔28也可以在一组基座23以及永磁体25上形成三个以上。
另外，第一槽24以及第二槽26形成为彼此相对，但不限于此种结构，也可以沿圆周方向错开。
另外，转子20的圆环部件21是用支承部件22来支承的，但不限于此种结构。也可以用圆板等来支承，还可以形成圆环内的空洞。
另外，在上述实施方式中，定子的外周和定子框40的内周相接，但不限于此种结构。也可以隔开一定的半径方向间隔。
另外，上述实施方式的旋转轴10是受轴承支承而可旋转的，但不限于这种结构。例如，也可以将轴部件加以固定，再在该轴部件上安装轴承，且在该轴承的外周固定支承部件22。在这种场合，还能将旋转中心作为通风路径来使用。这种场合的轴承是与轴部件相接的一侧被固定，而半径方向外侧(外周面)旋转。
另外，也可将第一实施方式～第六实施方式各自的特征相互组合。例如，可以将第一槽24的与轴向垂直的断面做成半圆形，而将第二槽26的与轴向垂直的断面做成三角形。
符号说明
10 旋转轴
20 转子
21 圆环部件
22 支承部件
23 基座
23a 座面
24 第一槽
25 永磁体
25a 粘接面
26 第二槽
28 轴向通孔
28a 半径方向通孔
29 圆周方向间隙
30 定子
32 空隙
38 内部风扇
40 定子框
45 散热片

Claims (5)

1.一种旋转电机，包括：
旋转轴，该旋转轴绕规定的轴线旋转；
转子，该转子从半径方向外侧包围所述旋转轴且固定在所述旋转轴上而与所述旋转轴一同旋转；
定子，该定子从半径方向外侧包围所述转子；以及
定子框，该定子框从半径方向外侧包围所述定子铁心，
其特征在于，
所述转子包括：
圆环部件，该圆环部件形成以从半径方向外侧包围所述旋转轴的方式配置的圆环状，能够绕所述旋转轴同轴地旋转；
多个基座，这些基座分别沿轴向延伸，且以相互间形成圆周方向间隙的方式固定在所述圆环部件的半径方向外侧的外周面上；以及
多个永磁体，这些永磁体分别固定在各所述基座的半径方向外侧，
在各所述基座的半径方向外侧面以及各所述永磁体的与所述基座相接的半径方向内侧面中的至少一方上，形成有沿轴向延伸并在半径方向以及轴向上开口的槽，
设有能够从所述槽的轴向一侧向相反一侧送风的风扇装置，
在各所述永磁体的与所述基座相接的半径方向内侧面上形成的所述槽中，在所述风扇装置的送风方向的仅相比于中央位于下游侧的位置处，形成有沿半径方向贯通的通孔。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，
所述槽在各所述基座的半径方向外侧面以及各所述永磁体的与所述基座相接的半径方向内侧面上形成，
在各所述基座的半径方向外侧面上形成的所述槽与在各所述永磁体的与所述基座相接的半径方向内侧面上形成的所述槽形成为彼此相对。
3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，
所述槽各自的与轴向垂直的断面为大致半圆形。
4.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，
所述槽各自的与轴向垂直的断面为大致三角形。
5.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，
所述风扇装置是安装于所述旋转轴并与所述旋转轴一同旋转的风扇。
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