CN104272561B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

旋转电机的转子具有：圆环构件(21)，所述圆环构件(21)为以空开规定的径向间隙的方式环绕旋转轴的圆环状，且绕轴旋转；底座，所述底座沿轴向延伸，且以彼此形成周向间隙(29)的方式固定在圆环构件(21)的径向外侧的外周面上；永磁铁组(25)，所述永磁铁组(25)分别在各底座上沿轴向排列有永磁铁片(24)，以彼此形成周向间隙(29)的方式配置。在圆环构件(21)的面向周向间隙(29)的部分形成有多个径向通孔(28)，轴向位置相同的径向通孔(28)沿周向等间隔地形成。由此，能够高效地冷却旋转电机的转子。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种具有安装有永磁铁的转子的旋转电机。

背景技术

旋转电机具有转子、从径向外侧环绕该转子的定子、以及收容该定子的定子框。

转子绕规定的轴(旋转中心轴)旋转。例如有安装有永磁铁的转子。关于这种转子，有在圆环状构件的外周固定有底座，且在该底座上固定有永磁铁的结构。关于转子和定子，有形成有用于将该转子和定子冷却的通风路的结构(例如专利文献1)。

定子具有定子铁心及定子绕组等。有形成有用于将定子铁心冷却的通风路的定子铁心。通过使冷却用的空气在该通风路中流动，将定子铁心冷却。空气在该通风路中向旋转中心轴的延伸方向的一侧流动。

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

通过使空气在转子与定子之间的空隙、以及永磁铁彼此的周向间隙等内流动，来将永磁铁型旋转电机的转子冷却。

在轴长变长的类型的旋转电机中，下风侧的永磁铁的温度比上风侧的永磁铁的温度高，多难以将下风侧的磁铁冷却。

本发明是为了解决上述的问题而做成的，其目的在于高效地冷却转子。

解决技术问题所采用的技术方案

用于达到上述目的的本发明的旋转电机具有：旋转轴，该旋转轴绕规定的轴旋转；转子，该转子从径向外侧环绕上述旋转轴，且固定于上述旋转轴，与上述旋转轴一起旋转；定子，该定子从径向外侧环绕上述转子；以及定子框，该定子框构成为从径向外侧环绕上述定子，其特征在于，上述转子具有：圆环构件，该圆环构件为配置成以空开规定的径向间隙的方式从径向外侧环绕上述旋转轴的圆环状，且能绕上述轴旋转，该圆环构件在内周面上形成有朝径向突出且沿轴向延伸的突出部；多个底座，这些底座分别沿轴向延伸，以彼此形成周向间隙的方式固定在上述圆环构件的径向外侧的外周面上，上述周向间隙形成在上述突出部的径向外侧；以及多个永磁铁组，这些永磁铁组分别在上述各底座上沿轴向排列有多个永磁铁片，以彼此形成上述周向间隙的方式配置，在上述圆环构件的面向各上述周向间隙的部分，形成有多个沿径向贯穿上述突出部的径向通孔，轴向位置彼此相同的上述径向通孔形成为彼此沿周向空开等间隔。

发明效果

采用本发明，能够高效地冷却转子。

附图说明

图1是示意性地表示本发明的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侧视图。

图3是示意地表示图1的转子的III–III线向视图的一部分的局部俯视图。

图4是示意性地表示本发明的第二实施方式的旋转电机的转子中、冷却空气的上游侧的端部附近的上表面的局部俯视图。

图5是图3的实施方式的转子的局部俯视图，表示比图3所示的部分靠冷却空气的下游侧的位置的部分。

图6是示意地表示图3的实施方式的转子中、冷却空气的下游侧的端部附近的上表面的局部俯视图。

图7是表示图2的转子的变形例的局部侧视图。

图8是表示图2的转子的变形例的局部侧视图。

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至图3对第一实施方式进行说明。图1是示意地表示本实施方式的旋转电机的示意主视图。另外，在图1中，只表示了最上部和最下部的散热翅片45，其它的散热翅片45省略图示。

图2是从轴向外侧观察图1的转子20的一部分的局部侧视图。图3是示意地表示图1的转子20的III–III线向视图的一部分的局部俯视图。

首先，对本实施方式的旋转电机的结构进行说明。

本实施方式的旋转电机是永磁铁型的同步发电机，具有旋转轴10、转子20、定子30、定子框40、散热翅片45和内部风扇38。该同步发电机例如能够利用风力使旋转轴10旋转，将使旋转轴10旋转的力输出为电力。

旋转轴10是水平延伸且轴向截面为圆形的构件，由未图示的轴承支承为能够旋转，能绕水平的旋转中心轴旋转。

转子20整体呈圆环状，其是环绕旋转轴10的构件，具有圆环构件21、多个支承构件22、多个底座23和多个永磁铁组25。

支承构件22在旋转轴10的三处轴向位置各固定有多根，能与旋转轴10一起旋转。固定在各轴向位置的支承构件22从各轴向位置以放射状延伸至圆环构件21的内周面，而对圆环构件21进行支承。

圆环构件21是被支承构件22支承且旋转自如，在旋转轴10的外周面上形成有规定的径向间隙26而从径向外侧环绕旋转轴10的圆环状的构件。

在圆环构件21的内周面上形成有多个突出部21a。这些突出部21a分别向径向内侧突出且沿轴向延伸。突出部21a的与轴向垂直的截面为大致长方形。在本例中，各突出部21a与圆环构件21形成为一体。

各底座23是形成为在轴向上较长的长方形的板状的构件，各底座23在径向外侧形成有座面23a(图2)。通过粘接将永磁铁组25安装在各底座23的各座面23a上。

在圆环构件21的外周面沿周向排列有多个底座23。这些底座23排列为相互间形成有周向间隙29。这些周向间隙29的周向位置相当于突出部21a的周向位置。即，周向间隙29形成在径向外侧。

永磁铁组25排列为使大致长方体状的多个永磁铁片24在轴向上相互接触。该永磁铁组25是使沿轴向排列的永磁铁片24整体在轴向上延伸的大致长方体状的构件，如上所述，该永磁铁组25通过粘接安装在各座面23a上。

在圆环构件21的面向各周向间隙29的部分，沿轴向以等间隔形成有多个沿径向将突出部21a贯穿的径向通孔28。周向位置相同的径向通孔28形成为彼此在周向上空开等间隔(图2、图3)。在本例中，各径向通孔28形成在与沿轴向邻接的永磁铁片24间对应的轴向位置上。

定子30是在转子20的径向外侧空开规定的径向间隔(空隙32)从径向外侧环绕转子20的圆环状的构件。虽然省略了详细的图示，但形成有沿轴向贯穿且能供冷却用的空气流通的通风孔(未图示)。

定子框40构成为从径向外侧环绕定子30。定子框40的内周与定子30的外周接触。

在定子框40的外周面上安装有多个在轴向上较长的散热翅片45。以沿周向相互空开间隔的方式安装这些散热翅片45。

虽然省略详细的图示，但该定子框40对轴承进行固定。另外，该定子框40形成有用于引入外部空气的进气口(未图示)及将在定子框40内循环的空气排出的排气口(未图示)。

内部风扇38安装于旋转轴10，与旋转轴10的旋转一起旋转而送风。通过这种送风将定子及转子20等冷却。在本例中，图1中的右侧为上游侧，左侧为下游侧。冷却用的空气的流动见后述。

接着，对本实施方式的作用进行说明。

从定子框40的进气口进来的空气被内部风扇38鼓送，而流入到空隙32、设置于定子的通风孔、转子20的永磁铁组25彼此的周向间隙29、以及形成在圆环构件21内的径向间隙26中。此时，支承构件22也作为风扇发挥功能。

利用在空隙32、转子20的永磁铁组25彼此的周向间隙29、以及形成在圆环构件21内的径向间隙26中流动的空气，将转子20冷却。

在未设置径向通孔28的情况下，不会产生从径向间隙26向空隙32去的空气的流动。在这种情况下，在轴长比较长的类型的同步发电机中，下游侧比上游侧更难抑制永磁铁组25的温度上升。

对此，通过如上所述地形成径向通孔28，产生从径向间隙26向空隙32去的空气的流动，因此易于将冷却空气吹送到永磁铁组25的面向周向的部位。由此，永磁铁组25的冷却效果得到提高。另外，在径向通孔28内流动的冷却空气也能帮助底座23的冷却。另外，能够均匀地冷却永磁铁组25，温度上升后的永磁铁片24的磁通密度的变化得到抑制，能够抑制轴向的磁通密度不均。

另外，因形成径向通孔28，供磁通量通过的部分可能减小，但通过形成突出部21a，能够确保供磁通量通过的部分。

根据以上的说明可知，采用本实施方式，能够高效地冷却转子20。

(第二实施方式)

使用图1及图4至图6对第二实施方式进行说明。图4是示意地表示本实施方式的旋转电机的转子20中、冷却空气的上游侧的端部附近的上表面的局部俯视图。图5是本实施方式的转子20的局部俯视图，表示比图3所示的部分靠冷却空气的下游侧的位置的部分。图6是示意地表示本实施方式的转子20中、冷却空气的下游侧的端部附近的上表面的局部俯视图。

另外，本实施方式是第一实施方式(图1至图3)的变形例，对于与第一实施方式相同或类似的部分，标注与第一实施方式相同的符号而省略重复的说明。另外，本实施方式的旋转电机的整体结构与第一实施方式中说明的图1相同。

本实施方式的径向通孔28形成为下游侧的孔数比上游侧的孔数多。以下，进行详细说明。

转子20的上游侧端部、即图1中的右侧端部如图4所示，在面向规定的周向间隙(第一周向间隙29a)的部位未形成有径向通孔28。相对于此，在面向第一周向间隙29a的周向两侧的周向间隙(第二周向间隙29b和第三周向间隙29c)的部位，与第一实施方式的周向间隙29(图3)相同，形成有径向通孔28。

另外，在比图4所示的部分靠下游侧、即图5所示的部分中，在面向第一周向间隙29a的部位形成有径向通孔28。这些径向通孔28在轴向上隔开一个形成在面向第二周向间隙29a的部位的径向通孔28地形成，因此孔数少。

转子20的下游侧端部、即图1中的左侧端部如图6所示，面向第一周向间隙29a的部位与面向第二周向间隙29b和第三周向间隙29c的部位同样地，形成有径向通孔28。

由此，能够获得与第一实施方式相同的效果，并且能使比上游侧多的冷却空气流到永磁铁组25的温度容易上升的下游侧，提高下游侧的永磁铁组25的冷却效果。

(其它的实施方式)

上述实施方式的说明是用于说明本发明的例示，并不限定权利要求书所述的发明。另外，本发明的各部分结构不限定于上述实施方式，能在权利要求书所述的技术范围内进行各种的变形。

在上述的实施方式中，定子的外周与定子框40的内周接触，但本发明不限定于此。定子的外周与定子框40的内周也可以空开规定的径向间隔。

在上述实施方式中，突出部21a与圆环构件21形成为一体，但本发明不限定于此。图7及图8是表示图2的转子20的变形例的局部侧视图。

如图7所示，突出部21a也可以相对于圆环构件21独立形成而安装于圆环构件21。在这种情况下，突出部21a的材质使用与圆环构件21的材质相同的材料。另外，突出部21a的与轴向垂直的截面的形状不限定于长方形。例如如图8所示也可以是半圆状。

另外，突出部21a的轴向端部延伸至圆环构件21的轴向端部，但本发明不限定于此。

另外，在上述实施方式中，旋转轴10被轴承支承为能够旋转，但本发明不限定于此。例如也可以将轴构件固定，将轴承安装于该轴构件，将支承构件22固定于该轴承的外周。在这种情况下，也可以将旋转中心用作通风路。这种情况下的轴承构成为与轴构件接触的一侧被固定，而径向外侧(外周面)进行旋转。

另外，径向通孔28形成为圆形的通孔，但本发明不限定于此。

(符号说明)

10…旋转轴

20…转子

21…圆环构件

21a…突出部

22…支承构件

23…底座

23a…座面

24…永磁铁片

25…永磁铁组

26…径向间隙

28…径向通孔

29…周向间隙

29a…第一周向间隙

29b…第二周向间隙

29c…第三周向间隙

30…定子

32…空隙

38…内部风扇

40…定子框

45…散热翅片

Claims (7)

1.一种旋转电机，具有：

旋转轴，该旋转轴绕规定的轴旋转；

转子，该转子从径向外侧环绕所述旋转轴，且固定于所述旋转轴，与所述旋转轴一起旋转；

定子，该定子从径向外侧环绕所述转子；以及

定子框，该定子框构成为从径向外侧环绕所述定子，

其特征在于，

所述转子具有：

圆环构件，该圆环构件为配置成以空开规定的径向间隙的方式从径向外侧环绕所述旋转轴的圆环状，且能绕所述旋转轴旋转，该圆环构件在内周面上形成有朝径向突出且沿轴向延伸的突出部；

多个底座，这些底座分别沿轴向延伸，以彼此形成周向间隙的方式固定在所述圆环构件的径向外侧的外周面上，所述周向间隙形成在所述突出部的径向外侧；以及

多个永磁铁组，这些永磁铁组分别在各所述底座上沿轴向排列有多个永磁铁片，以彼此形成所述周向间隙的方式配置，

在所述圆环构件的面向各所述周向间隙的部分，分别形成有多个沿径向贯穿所述突出部的径向通孔，

轴向位置彼此相同的所述径向通孔形成为彼此沿周向空开等间隔。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

在所述旋转轴上安装有与旋转轴一起旋转而能够送风的风扇，使空气以从所述径向间隙朝向所述径向通孔流去的方式流动。

3.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

所述风扇设置在所述转子的一方的轴向外侧，

以设置有所述风扇的一侧为上游，与其相反一侧为下游的方式使空气流动，

由周向位置相同的所述径向通孔构成的一组径向通孔形成为，下游侧的孔数比所述上游侧的孔数多。

4.如权利要求1至3中任意一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述突出部的与轴向垂直的截面为大致长方形。

5.如权利要求1至3中任意一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述突出部的与轴向垂直的截面为大致半圆状。

6.如权利要求1至3中任意一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述突出部与所述圆环构件形成为一体。

7.如权利要求1至3中任意一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述突出部相对于所述圆环构件分体形成，利用与所述圆环构件相同的材质来形成所述突出部。