CN109698583A - 全封闭旋转电机 - Google Patents

Abstract

目的是通过更简单化的结构确保全封闭旋转电机的冷却效率。全封闭旋转电机(100)具备：转子，具有转子轴(11)和转子铁芯(12)；定子，具有定子铁芯(21)和定子绕组；框架(40)，容纳转子铁芯(12)和定子，形成有在两端分别具有与框架的径向内侧连通的通风路入口开口及通风路出口开口并沿轴向延伸的至少一个通风路(41a)；2个轴承，支承转子轴(11)；内扇，安装在转子轴(11)上，驱动冷却用气体；以及腿(45)，支承框架(40)。通风路(41a)仅设置在框架(40)上安装着腿(45)的区域以外且比腿(45)靠上方的部分，在框架(40)的形成有通风路(41a)的区域以外的区域中安装着多个框架外侧翅片(43)。

Description

全封闭旋转电机

技术领域

本发明涉及全封闭旋转电机。

背景技术

全封闭旋转电机具备：转子，具有转子轴及转子铁芯；和定子，具有配设在转子的外侧的定子铁芯和将其贯通的定子绕组。转子铁芯及定子被容纳在框架等形成的闭空间内。

通常通过闭空间内的空气等的冷却用气体的循环、和框架等中的从机内的冷却用气体向外侧的冷却介质的热移动，进行用来将在定子及转子铁芯中产生的热除去的冷却。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2001－238396号公报

在具备具有冷却管的冷却器的情况下，从闭空间的内侧向外侧的热移动通过从冷却管的外表面向内表面的热移动、即经由冷却管的导热来进行。

另一方面，在不具有冷却管的翅片框架方式的情况下，为了闭空间内的冷却用气体的循环，设置有安装在转子轴上的内扇。此外，为了借助外界气体进行热除去，在框架的顶部及侧部的外侧表面上设置有多个翅片(参照专利文献1)。

为了闭空间内的冷却用气体的循环，有在框架上形成有沿轴向延伸的冷却用气体的通路的情况。该通路通常在周向上相互隔开间隔而配设。在此情况下，在框架的顶部及侧部没有形成通路的区域中，在外表面上设置有翅片。

图4是表示以往的全封闭旋转电机的结构例的横剖视图。框架40由腿45从下方支承。在框架40的周向上，沿周向相互隔开间隔配设有通风孔。即，在上方的两侧形成有2个上方通风孔42a，此外，在两侧的设置有腿45及腿肋板46的部分上分别形成有下方通风孔42b。

框架40的外侧的框架外侧翅片43分别在框架40的顶部设置有多个框架外侧顶部翅片43a，在侧部设置有多个框架外侧侧部翅片43b，在底部设置有多个框架外侧底部翅片43c。

旋转电机通常例如根据规定、按照容量来设定，以使从基座到旋转轴的中心的高度尺寸成为规定的高度。另一方面，在电磁的性能上希望尽可能增大定子铁芯的直径。如果增大定子铁芯的直径，则框架的直径增大。其结果，通常框架40的下表面的距基座的高度尺寸减小，所以通常难以充分确保框架外侧底部翅片43c的从框架40的外表面的突出长度、即图4的截面中的框架外侧底部翅片43c的长度。

在通常的多数全封闭旋转电机中，定子铁芯21的径向的外表面在运转状态下紧贴在框架40的内表面上，在定子铁芯21及定子绕组中产生的热从定子铁芯21向框架40传递，从框架40的外表面向外界气体耗散。关于从框架40的外表面的热耗散，从翅片的耗散是支配性的。

特别是在没有设置外扇的旋转电机中，闭空间的内部与外部的热移动的边界的面积即导热面积的确保变得重要，但在难以充分确保框架外侧底部翅片43c的长度的状况下，从定子铁芯21的热的除去能力特别在底部变低，该部分成为冷却效率确保上的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是通过简单化的结构确保全封闭旋转电机的冷却效率。

为了达到上述目的，本发明是一种全封闭旋转电机，具备：转子，具有沿轴向延伸并以能够旋转地方式被支承的转子轴、和设置在所述转子轴的径向外侧的圆筒状的转子铁芯；定子，具有在所述转子铁芯的径向外侧以将所述转子铁芯包围的方式设置的圆筒状的定子铁芯、和将所述定子铁芯的径向的内侧部分沿轴向贯通的定子绕组；框架，配设在所述定子的径向的外侧，容纳所述转子铁芯和所述定子，形成有沿轴向延伸的至少一个通风路，所述通风路具有与所述转子铁芯及所述定子侧连通且分别在相互相反端上形成的通风路入口开口及通风路出口开口；2个轴承，夹着所述转子铁芯且在轴向的所述转子轴的两侧分别支承所述转子轴；内扇，安装在所述转子轴的至少一方的所述轴承与所述转子铁芯之间的位置，将冷却用气体驱动；以及腿，将所述框架从下方支承；所述全封闭旋转电机的特征在于，所述通风路仅设置在所述框架上安装着所述腿的区域以外且比所述腿靠上方的部分；在所述框架的形成有所述通风路的区域以外的区域中安装着多个框架外侧翅片。

根据本发明，能够通过简单化的结构确保全封闭旋转电机的冷却效率。

附图说明

图1是表示有关实施方式的全封闭旋转电机的结构的图2的I－I线向视立剖视图。

图2是表示有关实施方式的全封闭旋转电机的结构的图1的II－II线向视横剖视图。

图3是表示有关实施方式的全封闭旋转电机的由通风路的截面积的比例带来的各部的温度的依存性的曲线图。

图4是表示以往的全封闭旋转电机的结构例的横剖视图。

标号说明

10…转子；11…转子轴；11a…结合部；12…转子铁芯；13…转子导体；18…空隙；20…定子；21…定子铁芯；22…定子绕组；31…反结合侧轴承；32…结合侧轴承；40…框架；40a…闭空间；40b…反结合侧空间；40c…结合侧空间；41…通风孔；41a…通风路；41b…入口开口；41c…出口开口；42a…上方通风孔；42b…下方通风孔；43…框架外侧翅片；43a…框架外侧顶部翅片；43b…框架外侧侧部翅片；43c…框架外侧底部翅片；43d…框架外侧上方翅片；43e…框架外侧下方翅片；45…腿；46…腿肋板；46a…腿肋板开口；51…反结合侧轴承托架；52…结合侧轴承托架；55…内扇；100…全封闭旋转电机。

具体实施方式

以下，参照附图对有关本发明的实施方式的全封闭旋转电机进行说明。这里，对相互相同或类似的部分赋予共通的标号，省略重复说明。

图1是表示有关实施方式的全封闭旋转电机的结构的图2的I－I线向视立剖视图。此外，图2是图1的II－II线向视横剖视图。

全封闭旋转电机100具有转子10、定子20、反结合侧轴承31、结合侧轴承32及框架40。在图1中表示了笼型的旋转电机的情况。

转子10具有沿轴向延伸的转子轴11、安装在转子轴11的径向外侧的转子铁芯12、以及转子导体13。转子轴11在轴向的一方的端部上具有结合部11a。

结合部11a在全封闭旋转电机100是电动机的情况下是与被驱动对象的结合部，此外在全封闭旋转电机100是发电机的情况下是与原动机的结合部。以下，将转子轴11的旋转轴的方向(轴向)朝向结合部11a的方向称作结合侧，将与其相反方向称作反结合侧。

转子轴11在夹着转子铁芯12的轴向的两侧，结合侧由结合侧轴承32、反结合侧由反结合侧轴承31分别可旋转地被支承。在转子铁芯12与反结合侧轴承31之间的位置，在转子轴11上设置有内扇55。

转子导体13具有在转子铁芯12的径向外侧附近相互并列地沿周向配设且将转子铁芯12在轴向上贯通的多个转子导体棒、和在转子铁芯12的轴向的两外侧使多个转子导体棒短路的环状的短路环。

定子20具有定子铁芯21和多个定子绕组22。定子铁芯21是圆筒状，向转子铁芯12的径向外侧隔开空隙18以将转子铁芯12包围的方式设置。在定子铁芯21的径向内侧，形成有沿周向相互隔开间隔配设，且沿轴向延伸的多个槽(未图示)。定子绕组22将这些多个槽内贯通。

框架40例如是圆筒状，配设在定子铁芯21的径向外侧，容纳转子铁芯12及定子20。在框架40的下部，安装着沿轴向延伸而支承框架40的2个腿45。在腿45上，沿轴向相互隔开间隔设置有腿肋板46。腿肋板46以平板状在与轴垂直的方向上展开，连接在腿45上，此外一部分连接在框架40上。在腿肋板46中形成有腿肋板开口46a。

现在，为了说明的方便，如图2所示，对于框架40的外表面上的周向角度位置θ，在顶点部分设周向角度位置θ为零度，在底部设周向角度位置θ为180度，关于图2的左右设为同样地表示。

在框架40的两侧的θ为约80度的附近，分别形成有沿轴向延伸的通风孔41，沿轴向延伸。形成有入口开口41b，以将框架40的内侧的闭空间40a中的定子铁芯21的轴向外侧的反结合侧的空间40b与各个通风孔41的内部的通风路41a连通。此外，形成有出口开口41c，以将框架40的内侧的闭空间40a中的定子铁芯21的轴向外侧的结合侧的空间40c与各个通风孔41的内部的通风路41a连通。

在框架40的外表面上的没有形成通风孔41的周向的区域中，设置有多个框架外侧翅片43。框架外侧翅片43以多个相互并列配设的板状，分别在径向上展开而在轴向上延伸。

另外，框架外侧翅片43延伸的方向并不限定于轴向。例如也可以是周向或相对于轴向倾斜的方向。进而，框架外侧翅片43也可以具有朝向多个方向中的各个方向的框架外侧翅片。

框架外侧翅片43沿角度位置θ从零度起依次增大的方向，具有框架外侧顶部翅片43a、框架外侧上方翅片43d、框架外侧侧部翅片43b、框架外侧下方翅片43e及框架外侧底部翅片43c。

框架外侧顶部翅片43a配设在周向角度位置θ为零度的附近。框架外侧上方翅片43d分别配设在框架外侧顶部翅片43a与分别形成2个通风孔41的部分之间。框架外侧侧部翅片43b分别配设在形成有通风孔41的部分与腿肋板46之间。框架外侧下方翅片43e配设在与形成在腿肋板46中的腿肋板开口46a对应的周向区域中。框架外侧底部翅片43c配设在2个腿45之间的周向角度位置θ为180度的附近。

框架40的轴向的两端被开放，在结合侧的端部上安装着将结合侧轴承32静止支承的结合侧轴承托架52，在反结合侧的端部上安装着将反结合侧轴承31静止支承的反结合侧轴承托架51。

结合侧轴承托架52及反结合侧轴承托架51与框架40一起形成闭空间40a。在转子轴11的转子铁芯12与反结合侧轴承31之间的位置的空间40b内设置有内扇55。在闭空间40a内，例如空气等的冷却用气体被内扇55驱动而循环。如以上这样，闭空间40a具有通风路41a、空间40b及空间40c。

在结合侧轴承托架52及反结合侧轴承托架51的内表面上，形成有顺着流动方向的平滑的形状的曲面，以便进行导引以使冷却用气体的流动变得平顺、即抑制由冷却用气体的循环带来的压力损失。

如果与图4所示的以往的结构例比较，则图1及图2所示的本实施方式的旋转电机100具有以下的特征。

第1，形成在框架40上的通风孔的数量比以往的结构例少。结果，在整体上，形成有通风孔的范围在框架40的外表面中所占的比例较小。因而，设置框架外侧翅片43的范围较大。

第2，在腿45的部分中没有形成通风孔，并且在腿肋板46中形成有腿肋板开口46a。其结果，在腿肋板开口46a的位置处也设置有框架外侧翅片43。

以往，框架的特别是包括腿部的底部由于框架外侧翅片43的径向的宽度较短，所以冷却能力较低，并且由于在腿部处有框架内的通风路，所以在冷却的方面变得更为不利。在本实施方式中，将处于腿部的通风路去掉，在由此产生的框架40的表面上也设置框架外侧翅片43。结果，框架40的表面的导热面积增大。

此外，通过在腿肋板46中形成腿肋板开口46a，设置框架外侧下方翅片43e，冷却能力提高。在没有形成腿肋板开口46a的情况下，也有在腿肋板46间的轴向区域中设置翅片的空间，且能够在该区域中设置翅片的情况，但与该情况相比，相应于翅片将腿肋板开口46a贯通、外界气体在腿肋板开口46a中流通，冷却能力提高。

以上的结果是，能够将以往的例子中那样的定子的底部的冷却不足弥补。

接着，说明本实施方式的全封闭旋转电机的作用。

内扇55从转子铁芯12及定子20侧将冷却用气体吸入，将冷却用气体朝向径向外方压送，使其向在框架40上形成的通风路41a的入口开口41b流入。冷却用气体一边穿过通风路41a一边被冷却后，向结合侧空间40c流入，穿过转子铁芯12及定子20，再次向内扇55流入。

通过该冷却用气体的循环，转子10的热转移给冷却用气体。此外，框架40内部的温度均衡化。从转子10转移给冷却用气体的热从框架40的通风孔41及其以外的部分、反结合侧轴承托架51及结合侧轴承托架52向外界气体转移。

另一方面，在定子20中产生的热的大部分被从定子铁芯21直接传递给框架40，从框架40的外表面向外界气体耗散。因此，从在定子20中产生的热的除去的观点上，希望在框架40上设置更多的散热用的翅片。

通常，在全封闭旋转电机100的内部，来自定子绕组22及定子铁芯21的发热是主要的，所以在定子铁芯21中的发热的热除去能力的提高关系着全封闭旋转电机100整体的冷却能力的提高。

图3是表示全封闭旋转电机的由通风路的截面积的比例带来的各部的温度的依存性的图。横轴表示在框架40的外表面中形成有通风路41a的区域的比例。纵轴是定子线圈导体温度Ts及转子导体棒温度Tr的值。

由实线表示的曲线表示转子导体棒温度Tr对于通风路区域比例的依存特性。如上述那样，由于在转子10中产生的热转移给冷却用气体而被耗散，所以如果通风路区域比例变大，则转子导体棒温度Tr下降。

由虚线表示的曲线表示定子线圈导体温度Ts对于通风路区域比例的依存特性。如上述那样，在定子20中产生的热的大部分被从定子铁芯21直接传递给框架40。如果通风路区域比例变大，则在框架40上设置框架外侧翅片43的表面积减小，传递给框架40的热的耗散面积下降。因此，如果通风路区域比例变大，则定子线圈导体温度Ts上升。

如上述那样，全封闭旋转电机100的内部中的多数发热是从定子20产生的，所以通过使框架外侧翅片43的设置范围增加，能够使全封闭旋转电机100的整体的冷却能力提高。另一方面，如图3所示，确认通风路41a的减少是否给在转子10中产生的热的除去带来障碍，在确保所需的通风路比例的基础上，能够确保全封闭旋转电机100的冷却能力。

如以上这样，根据本实施方式，能够通过简单化的结构确保全封闭旋转电机的冷却效率。

[其他实施方式]

以上，说明了本发明的实施方式，但实施方式是作为例子提示的，不是要限定发明的范围。例如，在实施方式中，取横置型的旋转电机的情况为例进行了表示，但也可以是立置型的情况。此外，在实施方式中，取笼型的旋转电机的情况为例进行了表示，但也可以是绕组型的感应旋转电机的情况。

此外，在实施方式中，取通风孔处于周向角度位置θ为约80度的位置的情况为例进行了表示，但只要是不与腿部干涉的位置，且比腿部靠上方，也可以是其他的周向角度位置。此外，也可以是形成有单一的通风孔的情况。

进而，实施方式能够以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种各样的省略、替换、变更。实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

Claims (2)

1.一种全封闭旋转电机，具备：

转子，具有沿轴向延伸并以能够旋转的方式被支承的转子轴、和设置在所述转子轴的径向外侧的圆筒状的转子铁芯；

定子，具有在所述转子铁芯的径向外侧以将所述转子铁芯包围的方式设置的圆筒状的定子铁芯、和将所述定子铁芯的径向的内侧部分沿轴向贯通的定子绕组；

框架，配设在所述定子的径向的外侧，容纳所述转子铁芯和所述定子，形成有沿轴向延伸的至少一个通风路，所述通风路具有与所述转子铁芯及所述定子侧连通且分别在相互相反端上形成的通风路入口开口及通风路出口开口；

2个轴承，夹着所述转子铁芯且在轴向的所述转子轴的两侧分别支承所述转子轴；

内扇，安装在所述转子轴的至少一方的所述轴承与所述转子铁芯之间的位置，将冷却用气体驱动；以及

腿，将所述框架从下方支承；

所述全封闭旋转电机的特征在于，

所述通风路仅设置在所述框架上安装着所述腿的区域以外且比所述腿靠上方的部分；

在所述框架的形成有所述通风路的区域以外的区域中安装着多个框架外侧翅片。

2.如权利要求1所述的全封闭旋转电机，其特征在于，

所述腿具有在与所述轴向垂直的方向上展开的腿肋板；

在所述腿肋板中形成有腿肋板开口；

所述框架外侧翅片也设置在形成有所述腿肋板开口的部分中。