CN107154694B - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供充分确保转子的部件强度并且将转子有效地冷却的旋转电机。旋转电机具有：密闭构造的壳体；旋转轴，经由轴承旋转自如地支承于壳体；转子，固定于旋转轴的外周面，与旋转轴一起旋转；及定子，与转子对置地固定于壳体。转子具有：多个转子铁芯，通过形成有供旋转轴插入的开口的金属板在旋转轴的轴向上层压而形成；及通风部件，设置有在与旋转轴正交的方向上贯通的多个第1通风管道，配置在相邻的2个转子铁芯之间。

Description

旋转电机

本申请以2016年3月4日提出了申请的日本国专利申请2016－042120号为基础，从该申请享受优先的利益。本申请通过参考该申请而包含该申请的内容的全部。

技术领域

本发明涉及发电机等旋转电机。

背景技术

一般而言，发电机等旋转电机具有容纳于壳体的定子和转子。在这样的旋转电机中，需要将定子、转子高效地冷却。因此，提出了使用在壳体的内部所设置的搅拌叶片进行冷却的方法、使用在定子铁芯、转子铁芯的通风管道中流动的空气进行冷却的方法等。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－6587号公报

为了提高旋转电机的性能，将高速旋转的转子有效地冷却是重要的课题。一般而言，在大型的旋转电机中将已被冷却的空气作为冷媒。该冷媒从旋转电机的单端或两端被压入。该冷媒在定子与转子之间的间隙或设置于层压铁芯的通风管道通过后，返回到设置于机内的热交换器或者向外部排出。然而，由于转子的部件成本、强度的问题，存在转子中不设置管道的情况。在该情况下，将转子冷却的冷媒仅通过转子表面。尤其在从两侧压入冷媒的情况下，冷媒的温度可能会随着趋向旋转电机中心部而上升。

发明内容

因此，本发明的课题在于，解决充分确保转子的部件强度并且将转子有效地冷却的情况。

本发明的一个实施方式的旋转电机，具有：密闭构造的壳体；旋转轴，经由轴承旋转自如地支承于所述壳体；转子，固定于所述旋转轴的外周面，与所述旋转轴一起旋转；及定子，与所述转子对置地固定于所述壳体，所述转子具有：多个转子铁芯，通过形成有供所述旋转轴插入的开口的金属板在所述旋转轴的轴向上层压而形成；及通风部件，设置有在与所述旋转轴正交的方向上贯通的多个第1通风管道，并配置在相邻的2个所述转子铁芯之间。

根据上述构成，能够充分确保转子的部件强度，并且能够将转子有效地冷却。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的旋转电机的内部构造的剖视图。

图2是图1所示的通风部件的立体图。

图3是图2的虚线区域中的齿部的主视图。

图4是表示图2的虚线区域中的齿部的构造的透视俯视图。

图5是表示本发明的第2实施方式中的通风部件的齿部与平衡锤的连接构造的透视俯视图。

图6是表示本发明的第3实施方式的旋转电机的内部构造的剖视图。

符号说明

10…旋转电机

11…壳体

12…旋转轴

121…通风槽

122…搅拌叶片

13…轴承

14…转子

141…转子铁芯

142…通风部件

142a…转子内通风管道(第1通风管道)

142b…突出部

142c…凹部

142d…内螺纹孔部

143…转子导条

144…短路环

15…定子

151…定子铁芯

152…定子绕组

153…线圈端部

154…定子内通风管道(第2通风管道)

16…平衡锤

161…外螺纹部

17…冷却翅片

18…搅拌叶片

具体实施方式

以下，对于本发明的实施方式，参照附图进行详细地说明。

＜第1实施方式＞

图1是表示本发明的第1实施方式的旋转电机10的内部构造的剖视图。如图1所示，旋转电机10为，旋转轴12经由轴承13旋转自如地支承于密闭构造的壳体11内。

旋转轴12在轴外周面具有在轴向上从转子14的外侧一直延伸到与后述的转子内通风管道142a对置的位置的通风槽121。另外，在本实施方式中，通风槽121在轴外周面以60°的螺旋角(pitch angle)的间隔形成在6个位置，但通风槽121的数量、间隔、槽的宽度能够考虑旋转轴12的强度、通风效率而适当变更。

转子14与旋转轴12同心地固定于旋转轴12的外周面，与旋转轴12一起旋转。另外，转子14具有转子铁芯141、通风部件142、转子导条(rotor bar)143及短路环144。

转子铁芯141为，通过形成有供旋转轴12插入的开口的金属板在旋转轴12的轴向上层压从而整体形成为中空圆柱状。通风部件142是被配置为夹在相邻的2个转子铁芯141之间的环状的部件，在中空部分插通有旋转轴12。在该通风部件142的内部，设置有在旋转轴12的径向上将转子14的内周面侧与外周面侧连通的多个转子内通风管道142a。

图2是图1所示的通风部件142的立体图。图3是图2的虚线区域A中的突出部142b的主视图。图4是表示同区域A中的突出部142b的内部构造的透视俯视图。如图2所示，通风部件142具有以规定的螺旋角θ设置并向与旋转轴12正交的方向(径向)突出的多个突出部142b。另外，转子内通风管道142a的截面形状不限于圆形，突出部142b的截面形状不限于矩形。

另外，如图3及图4所示，多个转子内通风管道142a形成为，将多个突出部142b的端面侧(即，通风部件142的外周面侧)与通风部件142的内周面侧连通。转子内通风管道142a，以点O为中心以螺旋角θ设置，并从通风部件142的内周面朝向外周面分别伸出。并且，在多个突出部142b之间，形成有与后述的转子导条143分别嵌合的多个凹部142c。

转子导条143是通过铜合金等导电性材料形成的棒状的部件，通过与多个凹部142c分别嵌合而被固定。另外，各转子导条143的轴向端部从转子铁芯141的轴向端部向轴向外侧突出。

短路环144是通过导电性材料形成的环状的部件，分别配置在转子14的轴向两侧。短路环144将从转子铁芯141的轴向端部突出的各转子导条143电连接。

定子15具有与旋转轴12同心形成的环状的定子铁芯151及卷绕于该定子铁芯151的周围的定子绕组152。定子15以在内周面侧与转子14对置的方式，外周面侧被固定于壳体11的上方及下方的内壁面。定子绕组152的端部即线圈端部153从定子铁芯151的两端部向轴向外侧突出。

并且，定子15在沿轴向与转子内通风管道142a(第1通风管道)对置的位置，具有以与转子内通风管道142a的宽度对应的宽度沿径向形成的、将定子15的内周面侧与外周面侧连通的定子内通风管道154(第2通风管道)。

另外，如图1所示，在壳体11的上部区域Z2及下部区域Z3，设置有将在壳体11内循环的空气冷却的冷却翅片17及对壳体11内的空气进行搅拌的搅拌叶片18。

以下，对如上所述那样构成的旋转电机10的动作进行说明。

旋转电机10驱动时，转子14与旋转轴12一起旋转。此时，在壳体11的上部及下部的区域内所设置的搅拌叶片18也旋转，搅拌壳体11内的空气。如在图1中用单点划线箭头表示那样，通过配置于上部区域Z2的搅拌叶片18搅拌后的空气，向中央区域Z1流入。流入的空气经由定子绕组152的线圈端部153的周围，从而一边将定子15冷却一边下降，并沿旋转轴12方向被引导。同样地，通过配置于下部区域Z3的搅拌叶片18搅拌后的空气，向中央区域Z1流入，并经由线圈端部153的周围，从而一边将定子15冷却一边上升，并沿旋转轴12方向被引导。

接下来，沿旋转轴12方向被引导的空气，在旋转轴12的通风槽121中沿轴向流动，一直被引导到转子内通风管道142a的入口。

接下来，一直被引导到转子内通风管道142a的入口的空气，在转子内通风管道142a中通过，经由通风部件142将转子铁芯141冷却同时一直被引导到转子内通风管道142a的出口。

接下来，一直被引导到转子内通风管道142a的出口的空气，向转子14与定子15的间隙方向或与转子内通风管道142a对置配置的定子内通风管道154的入口方向被引导。被引导到间隙方向的空气，从表面将转子14及定子15冷却，同时被向旋转轴12的两端方向引导，与循环的空气合流。另一方面，被引导到定子内通风管道154的入口的空气，在定子内通风管道154中通过，并从管道的出口分别被向上部区域Z2及下部区域Z3引导。

接下来，从定子内通风管道154的出口分别被引导到上部区域Z2及下部区域Z3的空气，被配置于各区域的冷却翅片17冷却，沿搅拌叶片18的方向移动，并再次被搅拌。

这样，通过本实施方式的旋转电机10，发挥如下的效果。

(1)在旋转电机10驱动时，壳体11内的空气在通风部件142(转子内通风管道142a)的内部流动，因此能够从内部将转子14冷却。

(2)通风部件142，是与转子铁芯141分体的部件，转子铁芯141本身是无管道的构造。因此，与在转子铁芯141内形成管道的情况不同，能够避免转子14的强度降低。

(3)在旋转轴12的外周面设置通风槽121，并且，在定子15的中央部对置配置有与转子内通风管道142a相同程度的宽度的定子内通风管道154。通过这样的构成，能够在壳体11内形成循环流，而将转子14等构成部件有效地冷却。

(4)不需要在转子铁芯141本身中设置多个管道，因此能够缩短铁芯长度，能够削减制造成本。

(5)由于是仅仅在2个转子铁芯141之间增加通风部件142就能够安装的构造，因此并不进行大幅度的设计变更，就能够容易地安装。

＜第2实施方式＞

接下来，对本发明的第2实施方式的旋转电机10进行说明。另外，与上述第1实施方式中的符号共通的符号表示共通的对象，因此省略说明，对于与第1实施方式不同的点进行详细地说明。

图5是表示本发明的第2实施方式中的突出部142b与平衡锤16的连接构造的透视俯视图。如该图所示，转子内通风管道142a在外周方向的端部附近具有内螺纹孔部142d。在本实施方式中，设为内螺纹孔部142d形成于多个突出部142b的全部，但也可以仅形成于一部分。

另外，本实施方式的旋转电机10，具备在一端形成有外螺纹部161的平衡锤16。平衡锤16的外螺纹部161以能够与转子内通风管道142a的内螺纹孔部142d螺合的尺寸·形状形成。平衡锤16的数量只要是内螺纹孔部142d的数量以下即可，也可以改变各个的重量。在图5中平衡锤16具有六角部，但也可以不具备六角部。

这样，通过本实施方式的旋转电机10，除了上述第1实施方式的效果以外，通过将平衡锤16的外螺纹部161与多个突出部142b的内螺纹孔部142d的任一个螺合，产生能够对转子14整体的重心位置进行微调整这一新的效果。

＜第3实施方式＞

接下来，对本发明的第3实施方式的旋转电机10进行说明。另外，与上述第1实施方式中的符号共通的符号表示共通的对象，因此省略说明，对与第1实施方式不同的点进行详细地说明。

图6是表示本实施方式的旋转电机10的内部构造的剖视图。如该图所示，本实施方式的旋转电机10，与第1实施方式的不同点在于，还具备在旋转轴12的轴外周面被固定在比转子14更靠外侧，并伴随着旋转轴12的旋转向转子14的中心方向送风的搅拌叶片122。

这样，通过本实施方式的旋转电机10，搅拌叶片122将壳体11内的空气向旋转轴12的通风槽121中引导，因此能够促进空气的循环，能够进一步提高转子14的冷却效率。另外，通过设置搅拌叶片122，即使在上部区域Z2及下部区域Z3不设置搅拌叶片18，也能够在壳体11内使空气循环。

＜变形例＞

在上述的各实施方式中，转子铁芯141的个数是2个，通风部件142在2个转子铁芯141之间仅配置有1个。但是，转子铁芯141的个数也可以不必须是2个。通风部件142的个数也是同样的。即，也可以是，设置3个以上转子铁芯141，使多个通风部件142互相分离地配置在不同的铁芯间。通过在转子14的内部设置多个(至少2个)通风部件142，能够进一步提高冷却效率。

另外，上述实施方式的旋转电机10，是不具有永久磁铁的方式的电动机，但说到底是作为旋转电机的一个例子来表示的，在具有永久磁铁的方式的旋转电机中也能够应用通风部件142。

以上，对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提示的，意图不是限定发明的范围。这些新的实施方式，能够以其他的各种各样的方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形，包含于发明的范围及主旨，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同的范围中。

Claims (6)

1.一种旋转电机，其特征在于，具有：

密闭构造的壳体；

旋转轴，经由轴承旋转自如地支承于所述壳体；

转子，固定于所述旋转轴的外周面，与所述旋转轴一起旋转；

定子，与所述转子对置地固定于所述壳体；及

平衡锤，在一端形成有外螺纹部，

所述转子具有：

多个转子铁芯，通过形成有供所述旋转轴插入的开口的金属板在所述旋转轴的轴向上层压而形成；及

通风部件，配置在相邻的2个所述转子铁芯之间，

在所述通风部件中，设置有在与所述旋转轴正交的方向上在所述通风部件的内部贯通的多个第1通风管道，

在所述第1通风管道中，在所述通风部件的外周侧的端部附近，形成有能够与所述外螺纹部螺合的内螺纹孔部。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转轴在轴外周面具有从所述转子的外侧一直延伸到与所述第1通风管道对置的位置的通风槽。

3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述通风部件具有以规定的螺旋角的间隔设置并向与所述旋转轴正交的方向突出的多个突出部，

所述内螺纹孔部形成于所述多个突出部。

4.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

至少2个所述通风部件互相分离地分别配置在多个所述转子铁芯之间。

5.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述定子具有形成于与所述第1通风管道对置的所述旋转轴的轴向的位置、并在与所述旋转轴正交的方向上贯通的第2通风管道。

6.如权利要求1至3中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

还具备设置于所述旋转轴的搅拌叶片。