CN106797156A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明的旋转电机包括：转子铁心，该转子铁心设有沿轴向贯穿的切槽；转子绕组，该转子绕组安装于转子铁心的切槽，且转子绕组的线圈边端部从转子铁心的铁心端面更朝轴向外侧延伸；U字状通道，该U字状通道在转子铁心的切槽内与转子绕组的底部抵接而接触，并沿轴向延伸，上述U字状通道以比转子铁心的铁心端面更朝轴向外侧突出的形态配置；切槽单元，该切槽单元安装在转子铁心的切槽内，并将转子绕组及U字状通道与转子铁心绝缘；以及间隔片，该间隔片配置在转子绕组的比转子铁心的铁心端面更突出的部分之间，U字状通道的突出端面配置成比间隔片的突出端面更靠轴向内侧。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种例如涡轮发电机这样的旋转电机，尤其涉及旋转电机的转子的通风冷却性能的改善。

背景技术

在现有的具有圆筒形转子的旋转电机中，在转子铁心的圆周方向上设置有多个切槽，多个上述切槽沿轴向贯穿旋转铁心，并将作为励磁绕组的转子绕组以分布卷绕的方式安装在各上述切槽内，转子绕组的线圈边端部(日文：コイルエンド部)以比转子铁心的铁心端面更突出的形态配置。

此外，在具有圆筒形转子的旋转电机中，该圆筒形转子通过宽度较小的副切槽或是对转子绕组进行支承的U字状通道而在设于转子铁心的各切槽的切槽底部设置空间，使制冷剂气体经过上述空间来对转子绕组进行冷却。

在现有的具有圆筒形转子的旋转电机中，对于在转子铁心的切槽的底部具有副切槽的转子，通过与副切槽相邻地配置流线形体楔块来改善冷却性能(例如，参照专利文献1)。

此外，在转子铁心的切槽的底部具有U字状通道的转子中，相较于相邻的间隔片的比转子铁心的铁心端面更突出的突出端面而言，U字状通道的比转子铁心的铁心端面更突出的突出端面进一步地沿轴向突出，从而成为使制冷剂气体不易流动的结构。

然而，作为包括在转子铁心的切槽底部具有U字状通道的转子的旋转电机，例如存在图9及图10所示的结构。在转子铁心1的切槽2中安装有转子绕组3，转子绕组3的线圈边端部从转子铁心1的铁心端面1a朝轴向外侧延伸。在转子铁心1的切槽2的切槽底部2a配置有U字状通道4，该U字状通道4与转子绕组3的底部抵接而接触，并沿轴向延伸，U字状通道4的突出端面4a比转子铁心1的铁心端面1a更朝轴向外侧突出，制冷剂气体在U字状通道4内流过，以对转子绕组3进行冷却。

在转子铁心1的切槽2内安装有切槽单元5，转子铁心1的切槽2内的转子绕组3和U字状通道4通过切槽单元5而与转子铁心1绝缘，切槽单元5的轴向端面比转子铁心1的铁心端面1a更沿轴向突出以进行绝缘。由于U字状通道4对切槽单元5进行保护，因此，例如使U字状通道4的突出端面4a与切槽单元5的突出端面以相同的程度朝轴向外侧突出。

配置在比转子铁心1的铁心端面1a更突出的部分处的转子绕组3之间的间隔片6比转子铁心1的铁心端面1a突出规定的尺寸，并跨过转子绕组3和U字状通道4而延伸配置，对转子绕组3和U字状通道4各自相互间的间隔进行保持。

为了容易地确认周边部件组装后的位置关系，U字状通道4的突出端面4a以比间隔片6的突出端面6a更朝轴向外侧突出P值的形态配置。此外，制冷剂气体如箭头R1所示从U字状通道4的突出端面4a一侧流至U字状通道4内，以对转子绕组3进行冷却。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2007-282488号公报(第6-9页、图6)

发明内容

发明所要解决的技术问题

在上述现有的旋转电机中，为了容易地确认周边部件组装后的位置关系，将U字状通道4的突出端面4a以比间隔片6的突出端面6a更朝轴向外侧突出P值的方式配置。由于U字状通道4的突出端面4a比间隔片6的突出端面6a进一步突出，因此，能通过目视来确认U字状通道4的位置，通过对U字状通道4的突出端面4a和间隔片6的突出端面6a的尺寸进行测量使其达到P值，从而完成U字状通道4向规定位置的安装。

这样，由于U字状通道4的突出端面4a比间隔片6的突出端面6a朝轴向外侧突出P值，因此，存在制冷剂气体不易流向U字状通道4内这样的问题。

即，制冷剂气体如箭头R1所示流至U字状通道4内，但制冷剂气体中的箭头R2所示的部分因U字状通道4的突出部成为壁而无法流至U字状通道4内，因此，制冷剂气体向U字状通道4内的通气量受到限制，从而存在作为转子绕组3的冷却性能而言尚且不够这样的问题。

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种旋转电机，该旋转电机通过使U字状通道的突出端面设置成比间隔片的突出端面更位于轴向内侧，从而能提高冷却性能。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明的旋转电机包括：转子铁心，该转子铁心在圆周方向上设有多个沿轴向贯穿的切槽；转子绕组，该转子绕组安装于设于上述转子铁心的上述切槽，且上述转子绕组的线圈边端部比上述转子铁心的铁心端面更朝轴向外侧延伸；U字状通道，该U字状通道在上述转子铁心的上述切槽的切槽底部与上述转子绕组的底部抵接而接触，并沿轴向延伸，上述U字状通道以比上述转子铁心的铁心端面更朝轴向外侧突出的形态配置；切槽单元，该切槽单元安装在上述转子铁心的上述切槽内，并将上述转子铁心的上述切槽内的上述转子绕组及上述U字状通道与上述转子铁心之间绝缘；以及间隔片，该间隔片配置在上述转子绕组的比上述转子铁心的铁心端面更突出的部分之间，上述U字状通道的突出端面配置成比上述间隔片的突出端面更靠轴向内侧。

发明效果

根据本发明的旋转电机，通过将U字状通道的突出端面设置成比间隔片的突出端面更靠轴向内侧，从而可获得能减少U字状通道的突出端面部的压力损失且能提高冷却性能的旋转电机。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的旋转电机的主要部分立体图。

图2是表示本发明实施方式1的旋转电机的剖视图。

图3是表示本发明实施方式1的旋转电机的主要部分的主要部分剖视图。

图4是表示本发明实施方式1的旋转电机的主要部分的立体图。

图5是表示本发明实施方式1的旋转电机的沿图4的V-V线的剖视图。

图6是表示本发明实施方式2的旋转电机的主要部分的立体图。

图7是表示本发明实施方式3的旋转电机的主要部分的立体图。

图8是表示本发明实施方式4的旋转电机的主要部分的立体图。

图9是表示现有的旋转电机的主要部分的立体图。

图10是表示现有的旋转电机的沿图9的X-X线的剖视图。

具体实施方式

实施方式1

以下，基于图1至图5，对本发明实施方式1进行说明，在各图中，对于相同或相当的构件、部位，标注相同符号进行说明。图1是表示本发明实施方式1的旋转电机的主要部分立体图。图2是表示本发明实施方式1的旋转电机的剖视图。图3是表示本发明实施方式1的旋转电机的主要部分的主要部分剖视图。图4是表示本发明实施方式1的旋转电机的主要部分的立体图。图5是表示本发明实施方式1的旋转电机的沿图4的V-V线的剖视图。

在上述各图中，旋转电机的转子10由转子铁心12、切槽13、转子绕组14、U字状通道15、切槽单元16以及间隔片17构成，其中，上述转子铁心12位于转子轴11的中央部，上述切槽13沿轴向贯穿转子铁心12，且在上述转子铁心12的圆周方向上设置有多个，上述转子绕组14安装在各上述切槽13内，且转子绕组14的线圈边端部以比转子铁心12的铁心端面12a更朝轴向外侧延伸的形态配置，上述U字状通道15在转子铁心12的切槽13的切槽底部13a处与转子绕组14的底部抵接而接触，且沿轴向延伸，并且上述U字状通道15以比转子铁心12的铁心端面12a更朝轴向外侧突出的形态配置，上述切槽单元16安装在转子铁心12的切槽13内，并将转子铁心12的切槽13内的转子绕组14及U字状通道15与转子铁心12绝缘，上述间隔片17配置在转子绕组14的比转子铁心12的铁心端面12a更突出的部分之间。上述间隔片17例如延伸到U字状通道15之间。

U字状通道15的突出端面15a配置成比间隔片17的突出端面17a更靠轴向内侧，从而减少U字状通道15的突出端面15a部的制冷剂气体的通气的压力损失。此外，在U字状通道15的突出端面15a部设有倒角部15b，从而进一步减少制冷剂气体向U字状通道15的突出端面15a部通气的压力损失。此外，在间隔片17的突出端面17a部也设置有倒角部17b，从而更进一步减少制冷剂气体向U字状通道15的突出端面15a部通气的压力损失。U字状通道15的突出端面15a位于比间隔片17的突出端面17a部的倒角部17b更靠轴向内侧的位置。

在转子轴11配置有保持环18，该保持环18对转子绕组14的线圈边端部进行保持，安装于转子铁心12的切槽13处的转子绕组14被转子楔19固定。转子绕组14设有与U字状通道15内连通的径向的线圈通气孔14a，在转子楔19设有与转子绕组14的线圈通气孔18a连通的楔通气孔19a。

接着对动作进行说明。制冷剂气体从转子轴11与保持环18之间流入，并从U字状通道15的突出端面15a部沿轴向流至U字状通道15内，然后从U字状通道15沿径向流至转子绕组14的线圈通气孔14a，从转子楔19的楔通气孔19a流出至转子10表面，以对转子绕组14进行冷却。

在本实施方式1中，由于能通过安装成使U字状通道15的突出端面15a比转子铁心12的铁心端面12a更突出的突出量为Q值，来确认U字状通道15的安装位置，因此，能将U字状通道15的突出端面15a配置成比间隔片17的突出端面17a更靠轴向内侧，从而能减少U字状通道15的突出端面15a部的制冷剂气体的通气的压力损失。

即，由于制冷剂气体如箭头R3及R4所示流至U字状通道15内，且箭头R3的制冷剂气体因设于U字状通道15的突出端面15a部的倒角部15b而变得容易流入U字状通道15内，因此，与上述现有的旋转电机相比，作为制冷剂气体的通气量来说，R3＞R1，并且由于将U字状通道15的突出端面15a配置成比间隔片17的突出端面17a的倒角部17b更靠轴向内侧，因此，在上述现有的旋转电机中，制冷剂气体R2无法流至U字状通道4内，而在本实施方式中，能使制冷剂气体R4流至U字状通道15内。因而，与上述现有的旋转电机相比，作为制冷剂气体的通气量来说，能使得(R3+R4)＞R1，能大幅增大制冷剂气体向U字状通道15内的通气量，从而能显著提高转子绕组14的冷却性能。

此外，由于在U字状通道15的突出端面15a部设置倒角部15b，且在间隔片17的突出端面17a部也设置倒角部17b，来更进一步减少制冷剂气体向U字状通道15的突出端面15a部通气的压力损失，因此，能更进一步提高转子绕组14的冷却性能。

通过CFD(Computational Fluid Dynamics：计算流体动力学)分析和模型验证测试来确认制冷剂气体向U字状通道15的突出端面15a部通气的压力损失。作为模型，对保持环入口→U字状通道的突出端面部→U字状通道中(大约1m)进行模型化，作为条件，将转速设为3600min^-1(额定转速)、将入口风速设为大约20m/s、将制冷剂气体设为空气来实施。其结果是，在将上述现有的U字状通道4的突出端面4a部的压力损失设为100％时，本实施方式的U字状通道15的突出端面15a部的压力损失为大约35％，从而能使压力损失减少大约65％。

这样，由于能大幅减少制冷剂气体向U字状通道15的突出端面15a部通气的压力损失，因此，能使制冷剂气体高效地流至U字状通道15内。藉此，能显著增大制冷剂气体向U字状通道15内的流入量，从而能显著提高转子绕组14的冷却性能。

此外，通过将U字状通道15的突出端面15a配置成比间隔片17的突出端面17a更靠轴向内侧，从而能缩短U字状通道15，并能实现成本降低。

实施方式2

基于图6，对本发明的实施方式2进行说明。图6是表示本发明实施方式2的旋转电机的主要部分的立体图。

在本实施方式2中，将延伸到U字状通道15之间的间隔片17的相邻的部分设置成对U字状通道15进行覆盖的块20，在块20的突出端面20a设有倒角部20b，U字状通道15的突出端面15a配置成位于比块20的突出端面20a的倒角部20b更靠轴向内侧的位置。

由于在上述实施方式2中，也通过使U字状通道15的突出端面15a配置成位于比块20的突出端面20a的倒角部20b更靠轴向内侧的位置，来减少制冷剂气体向U字状通道15的突出端面15a部通气的压力损失，因此，能获得与上述实施方式1相同的效果。

实施方式3

基于图7，对本发明的实施方式3进行说明。图7是表示本发明实施方式3的旋转电机的主要部分的立体图。

在上述实施方式1中，对在U字状通道15的突出端面15a部设置倒角部15b，以及在间隔片17的突出端面17a部设置倒角部17b的情况进行了说明，但在本实施方式3中，采用仅在U字状通道15的突出端面15a部和间隔片17的突出端面17a部中的任意一方设置倒角部的结构，图作为一例，是在U字状通道15的突出端面15a部没有设置倒角部15b，而仅在间隔片17的突出端面17a部设置倒角部17b的情况。

在上述实施方式3中，也使U字状通道15的突出端面15a配置在比间隔片17的突出端面17a更靠轴向内侧的位置，来减少制冷剂气体向U字状通道15的突出端面15a部通气的压力损失，因此，能获得与上述实施方式1相同的效果。

实施方式4

基于图8，对本发明的实施方式4进行说明。图8是表示本发明实施方式4的旋转电机的主要部分的立体图。

在上述实施方式1中，对在U字状通道15的突出端面15a部设置倒角部15b，在间隔片17的突出端面17a部设置倒角部17b的情况进行了说明，但在本实施方式4中，在U字状通道15的突出端面15a和间隔片17的突出端面17a部均没有设置倒角部。

在上述实施方式4中，也通过使U字状通道15的突出端面15a配置成比间隔片17的突出端面17a更靠轴向内侧，来减少制冷剂气体向U字状通道15的突出端面15a部通气的压力损失，因此，能获得与上述实施方式1相同的效果。

另外，本发明在其发明的范围内，能将各实施方式自由组合，或是将各实施方式适当变形、省略。

工业上的可利用性

本发明适于实现能减少制冷剂气体在U字状通道的突出端面部处的压力损失并能提高冷却性能的旋转电机。

Claims (7)

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：转子铁心，该转子铁心在圆周方向上设有多个沿轴向贯穿的切槽；转子绕组，该转子绕组安装于设于所述转子铁心的所述切槽，且所述转子绕组的线圈边端部比所述转子铁心的铁心端面更朝轴向外侧延伸；U字状通道，该U字状通道在所述转子铁心的所述切槽的切槽底部与所述转子绕组的底部抵接而接触，并沿轴向延伸，所述U字状通道以比所述转子铁心的铁心端面更朝轴向外侧突出的形态配置；切槽单元，该切槽单元安装在所述转子铁心的所述切槽内，并将所述转子铁心的所述切槽内的所述转子绕组及所述U字状通道与所述转子铁心绝缘；以及间隔片，该间隔片配置在所述转子绕组的比所述转子铁心的铁心端面更突出的部分之间，所述U字状通道的突出端面配置成比所述间隔片的突出端面更靠轴向内侧。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述间隔片在所述U字状通道之间延伸配置。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，在所述U字状通道的突出端面部设置有倒角部。

4.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，在所述间隔片的突出端面部设置有倒角部。

5.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，在所述U字状通道和所述间隔片分别设置有倒角部。

6.如权利要求4或5所述的旋转电机，其特征在于，所述U字状通道的突出端面配置成比所述间隔片的所述倒角部更靠轴向内侧。

7.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，所述间隔片的延伸到所述U字状通道之间的相邻的部分构成对所述U字状通道进行覆盖的块。