CN111384822B - 全封闭式旋转电机以及泄漏液检测构造 - Google Patents

Abstract

在具有机内用外部风扇的全封闭式旋转电机中尽早地检测冷却液的泄漏。全封闭式旋转电机(100)具备：转子(10)，具有沿水平方向延伸的转子轴(11)与转子铁心(12)；定子(20)，具有定子铁心(21)与定子绕组(22)；框架(30)；两个轴承支架(35)；两个轴承(32)；冷却器(40)，具有冷却管(41)与冷却器罩(42)；风扇机构(50)，具有设置于框架的外侧的机内用外部风扇(51)、以及具有能够暂时保持来自冷却管的泄漏液的下部积存部(55)并与框架及冷却器罩相结合而形成密闭空间(40a)那样的风扇罩(54)；以及泄漏检测装置，对从冷却器转移到风扇罩内的泄漏液进行检测。

Description

全封闭式旋转电机以及泄漏液检测构造

技术领域

本发明涉及全封闭式旋转电机及其泄漏液检测构造。

背景技术

全封闭式旋转电机在具有框架或冷却器的情况下还包括冷却器罩，并通过它们来形成密闭空间。为了冷却转子以及定子的发热部，通常在该密闭空间内封入空气等冷却用气体并由风扇驱动而在密闭空间内循环。冷却用气体例如在冷却器中被外部空气或冷却液等冷却介质冷却。

作为驱动冷却用气体的风扇，有安装于转子轴而与转子轴一起旋转的类型的自力风扇的情况、以及由其他电动机等外部的驱动源驱动的其他力风扇的情况。

现有技术文献

专利文献1：日本特开昭63－107440号公报

发明内容

发明要解决的课题

冷却器在很多情况下设置于旋转电机的主体部分、即框架内的定子的正上方。在该情况下，冷却器中的冷却液从冷却管的泄漏成为问题。在冷却器为液体冷却的情况下，冷却液从冷却管的泄漏无论在自力风扇的情况下还是在其他力风扇的情况下均在冷却管的下方接受冷却液，已知有尽早地进行检测的方法(参照专利文献1)。

在设置有其他力风扇的旋转电机中，其他力风扇通常设置于冷却器的出口侧、即冷却器与向框架的返回之间。即，密闭空间内的冷却用气体在通过主体部分的同时将主体部分冷却之后，向冷却器流入，在冷却器被冷却介质(在液体冷却的情况下为冷却液)冷却，通过其他力风扇再次向框架内流入。

然而，在形成这样的循环流路的情况下，其他力风扇配置于比冷却器高的位置。根据基于其他力风扇的冷却用气体的循环速度与泄漏的冷却液的液滴的大小的关系，泄漏的冷却液有时被其他力风扇吸入并向主体侧移送驱动。或者，根据从冷却器泄漏的方式，由于冷却液以向上方喷出的方式泄漏，因此泄漏的冷却液有时被其他力风扇吸入并向主体侧移送驱动而残留在高度位置相对较低的主体周围。

在这样的现象中，若未认识到冷却液已泄漏，则继续旋转电机的运转，导致主体周围的绝缘的恶化。最终，在因定期检查或某些其他原因而需要使旋转电机停止的情况下，确认冷却液的泄漏。或者，也有因冷却液源侧的异常而怀疑冷却液的泄漏并最终确认冷却液的泄漏的情况。如此，从冷却液的泄漏发生到确认需要时间，在该期间继续电动机的运转的情况下，也存在旋转电机内发生短路事故的可能性。

另外，以上的课题即使是设置于框架的外部并利用带或齿轮等与旋转电机自身的转子轴连结那样的自力式的机内用的风扇的情况下也一样。将它们统称为机内用外部风扇。

因此，本发明的目的在于，在具有机内用外部风扇的全封闭式旋转电机中，在发生了冷却液的泄漏的情况下，尽早地对其进行检测。

用于解决课题的手段

为了实现上述的目的，本发明提供一种全封闭式旋转电机，其特征在于，具备：转子，具有沿水平方向延伸的转子轴和安装于所述转子轴的径向外侧的转子铁心；定子，具有在所述转子铁心的径向外侧隔着空隙而设置的定子铁心和贯通所述定子铁心的定子绕组；框架，在所述定子的径向外侧以包围所述定子的方式配置；两个轴承支架，安装于所述框架的两端；两个轴承，安装于所述轴承支架并将所述转子轴支承为能够旋转；冷却器，设置于所述框架的上方，并具有供冷却液通过的冷却管和收纳所述冷却管的冷却器罩；风扇机构，具有机内用外部风扇和风扇罩，该机内用外部风扇设置于所述框架的外侧，该风扇罩具有能够暂时保持从所述冷却管泄漏的冷却液即泄漏液的下部积存部，并与所述框架及所述冷却器罩相结合而形成密闭空间；以及泄漏检测装置，对从所述冷却器转移到所述风扇罩内的泄漏液进行检测。

另外，本发明提供一种泄漏液检测构造，对全封闭式旋转电机中的泄漏液进行检测，该全封闭式旋转电机具备：转子；定子；框架；两个轴承支架；两个轴承；冷却器，设置于所述框架的上方，并具有冷却管和收纳所述冷却管的冷却器罩；以及风扇机构，具有机内用外部风扇和风扇罩，该机内用外部风扇设置于所述冷却器的至少一方的轴向外侧，该风扇罩收纳所述机内用外部风扇并与所述框架及所述冷却器罩相结合而形成密闭空间，所述泄漏液是从所述冷却器转移到所述风扇罩内的泄漏液，所述泄漏液检测构造的特征在于，具备对所述泄漏液进行检测的泄漏检测装置，所述风扇罩具有能够暂时保持从所述冷却管泄漏的冷却液即泄漏液的下部积存部。

发明效果

根据本发明，在具有机内用外部风扇的全封闭式旋转电机中，在发生了冷却液的泄漏的情况下，能够尽早地对其进行检测。

附图说明

图1是表示第一实施方式的全封闭式旋转电机的构成的图2的I－I线向视纵剖视图。

图2是表示第一实施方式的全封闭式旋转电机的构成的图1的II－II线向视横剖视图。

图3是表示第二实施方式的全封闭式旋转电机的构成的图4的III－III线向视纵剖视图。

图4是表示第二实施方式的全封闭式旋转电机的构成的图3的IV－IV线向视横剖视图。

图5是表示第三实施方式的全封闭式旋转电机的风扇机构的构成的局部纵剖视图。

附图标记说明

10…转子、11…转子轴、12…转子铁心、20…定子、21…定子铁心、22…定子绕组、30…框架、31…框架入口开口、32…轴承、35…轴承支架、40…冷却器、40a…密闭空间、41…冷却管、42…冷却器罩、43…冷却器入口开口、44…冷却器出口开口、50、50a、50b…风扇机构、51…机内用外部风扇、52…叶片、53a…驱动轴、53b…动力部、54…风扇罩、54a…吸入开口、54b…径向外侧空间、54c…排出部、54r…筒状板、54v、54w…侧板、55…下部积存部、56…入口连接部、57…出口连接部、58…开口缘部、58a…流出开口、59…转移防止板、59a…外侧开口端、59b…内侧开口端、61…出口单元(cell)、61a…流入开口、61b…流出开口、61r…筒状板、61v、61w…侧板、62…出口连接部、70…泄漏检测装置、71…导出管、72…检测器、80…泄漏液检测构造、100、101…全封闭式旋转电机、110…旋转电机主体

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式的旋转电机及其泄漏液检测构造进行说明。

[第一实施方式]

图1是表示第一实施方式的全封闭式旋转电机的构成的图2的I－I线向视纵剖视图，图2是图1的II－II线向视横剖视图。

全封闭式旋转电机100具有旋转电机主体110、冷却器40、风扇机构50、以及泄漏液检测构造80。

旋转电机主体110具有转子10、定子20、两个轴承32、框架30以及两个轴承支架35。转子10具有沿水平方向延伸的转子轴11、以及安装于转子轴11的径向外侧的圆筒状的转子铁心12。定子20具有隔着空隙而设置于转子铁心12的径向外侧的圆筒状的定子铁心21、以及在轴向上贯通定子铁心21的定子绕组22。以包围定子20的径向外侧的方式设置有筒状或立方体形状的框架30。在框架30的两端分别安装有轴承支架35。轴承支架35静止支承轴承32，该轴承32将转子轴11支承为能够旋转。

在框架30之上安装有冷却器40。冷却器40具有多个冷却管41以及收纳冷却管41的冷却器罩42。旋转电机主体110的冷却用的空气等冷却用气体在冷却管41的外侧的冷却器罩42内的空间流过，为了冷却用气体的冷却，冷却水等冷却液在冷却管41的内侧通过。冷却器罩42的外形为立方体。冷却器罩42内的空间经由形成于冷却器罩42的下表面的冷却器入口开口43与框架30内的空间连通。在冷却器罩42的轴向上相互对置的两侧的侧部分别形成有冷却器出口开口44。

在沿轴向夹着冷却器罩42的两侧分别配置有风扇机构50。各个风扇机构50具有机内用外部风扇51以及风扇罩54。机内用外部风扇51具有多个叶片52、驱动轴53a以及动力部53b。多个叶片52收纳于风扇罩54内。

驱动轴53a从例如电动机等动力部53b沿与旋转电机主体110的旋转轴平行的方向贯通风扇罩54的面向动力部53b的一侧的侧板54w，并向风扇罩54内延伸。多个叶片52安装于驱动轴53a并成为一体，由动力部53b驱动而旋转，作为机内用外部风扇51，具有从轴向外侧吸入冷却用气体并从径向的内侧向径向的外侧排出的离心式风扇的功能。

风扇罩54收纳多个叶片52，并且与冷却器罩42以及框架30一起形成密闭空间40a。

风扇罩54具有轴朝向水平方向的圆筒形状的外形。具有大致同一形状且同一尺寸的以相互对置的方式在轴向上排列的两个侧板54v、54w、以及将它们的外缘彼此结合的筒状板54r。另外，风扇罩54整体的外形是圆筒形状的部分与排出部54c结合而成的形状。

在面向冷却器40的侧板54v形成有吸入开口54a。吸入开口54a经由入口连接部56与冷却器出口开口44连接。风扇罩54内的空间经由入口连接部56与冷却器罩42内的空间连通。

如图2所示，风扇罩54形成为，在多个叶片52的径向外侧，沿着多个叶片52的径向外端在周向上包围多个叶片52，以便在径向上与多个叶片52的径向外端隔开间隔。风扇罩54在作为其流动的下游侧部分的排出部54c与出口连接部57连接。出口连接部57的与风扇罩54的连接端的相反侧的端部与框架30连接，风扇罩54以及出口连接部57内的空间经由框架入口开口31与框架30内的空间连通。

与多个叶片52的最下端对置的风扇罩54的部分形成下部积存部55，该下部积存部55能够暂时保持冷却液泄漏的情况下的泄漏液。

泄漏液检测构造80具有形成有该下部积存部55的风扇罩54以及泄漏检测装置70。泄漏检测装置70具有导出管71以及检测器72。导出管71的上端与下部积存部55的最下端连接，下端与检测器72连接。

作为检测器72的方式，例如有光学地进行检测的方式、通过通电进行检测的方式、通过静电电容的变化进行检测的方式、或通过磁場的变化进行检测的方式等，可以根据泄漏液的性质使用任意方式，或者也可以是其他方式。

接下来，对本实施方式的全封闭式旋转电机及其泄漏液检测构造的作用进行说明。

现在，假设在冷却器40的冷却管41中，发生了在其内部流动的例如冷却水等冷却液的泄漏。在该情况下，在泄漏的冷却液的液滴足够大的情况下，向下方落下而被泄漏检测。

另一方面，在冷却液以向上方喷出的方式泄漏的情况下、或者泄漏的冷却液的液滴没有那么大的情况下，向下方落下的比例减少，顺着由风扇机构50驱动而在密闭空间40a的内部循环的冷却用气体的流动向风扇机构50侧转移的比例增大。即，从冷却管41泄漏的冷却液顺着冷却用气体的流动，在冷却器罩42的内部上升而从冷却器出口开口44流出，经由入口连接部56，从吸入开口54a向风扇罩54。流入到风扇罩54的包含液滴的冷却用气体向多个叶片52之间的流路流入，并向径向外侧流动，从叶片52之间的流路向叶片52与风扇罩54的筒状板54r之间的径向外侧空间54b内流出。

顺着冷却用气体的流动流出到径向外侧空间54b内的液滴的一部分进一步顺着冷却用气体的流动向排出部54c转移，经由出口连接部57从框架入口开口31向框架30内流入。另外，液滴的剩余的部分沿着风扇罩54的侧板54v、54w或筒状板54r的内表面流下至风扇罩54内的下部积存部55，在下部积存部55中作为泄漏液而暂时滞留。

滞留在下部积存部55的泄漏液即泄漏的冷却液经由泄漏检测装置70的导出管71被引导至检测器72，可靠地检测泄漏液的发生。

如以上那样，根据本实施方式，在具有机内用外部风扇的全封闭式旋转电机中，能够将以往没有设想过的冷却器中的向上方泄漏的情况也包括在内，在发生了冷却液的泄漏的情况下，尽早地对其检测。

[第二实施方式]

图3是表示第二实施方式的全封闭式旋转电机的构成的图4的III－III线向视纵剖视图，图4是图3的IV－IV线向视横剖视图。

本第二实施方式是第一实施方式的变形。在本第二实施方式中，全封闭式旋转电机101具有在第一实施方式中未设置的两组出口单元61以及与出口单元61连接的出口连接部62。另外，风扇机构50a不具有第一实施方式中的出口连接部57。除了与这些相关的部分以外，与第一实施方式相同。

各个出口单元61在轴向上与风扇罩54邻接，并配置于风扇罩54与动力部53b之间。

在第一实施方式中，来自风扇罩54的冷却用气体的排出在径向外侧部分通过经由排出部54c的朝向周向的流动而进行，但在本第二实施方式中，由于来自风扇罩54的冷却用气体的排出通过朝向在轴向上邻接的出口单元61的方向的流动而进行，因此风扇罩54的侧板54v、54w的形状为大致圆形。

在风扇罩54的两个侧板54v、54w中的出口单元61侧的侧板54w形成有风扇罩54的流出开口58a。形成于侧板54w的流出开口58a占据侧板54w的区域的大部分。

这里，将从机内用外部风扇51侧观察时看起来从筒状板54r朝向机内用外部风扇51的驱动轴53a、即朝向径向的内侧突出的侧板54w的部分称为开口缘部58。开口缘部58的突出宽度在流出开口58a的上方较小，在流出开口58a的下方即下部积存部55附近，为了泄漏的冷却液的暂时保持，形成为比上方的部分大。

与多个叶片52的最下端对置的风扇罩54的部分形成下部积存部55，该下部积存部55能够暂时保持冷却液泄漏的情况下的泄漏液。

出口单元61具有向与旋转轴垂直的方向扩展且相互对置的两个大致圆板状的侧板61v、61w、以及将它们连接的筒状板61r。

风扇机构50a的驱动轴53a贯通出口单元61的与风扇罩54相反一侧的侧板61w，并向风扇罩54内延伸。

在出口单元61的风扇罩54侧的侧板61v，以与风扇罩54的流出开口58a对应的方式形成有流入开口61a。风扇罩54内的空间经由流出开口58a以及流入开口61a与出口单元61内的空间连通。另外，在一体地制作风扇罩54与出口单元61的情况下，也可以由一个板构成风扇罩54的出口单元61侧的侧板54w与出口单元61的风扇罩54侧的侧板61v。

在出口单元61的风扇罩54侧的侧板61v，还在流入开口61a的下方形成有流出开口61b。流出开口61b与框架入口开口31之间通过出口连接部62而连接。出口单元61内的空间经由出口连接部62与框架30内的空间连通。另外，流出开口61b也可以形成于侧板61v以外的部分即侧板61v或筒状板61r。

泄漏液检测构造80与第一实施方式相同，具有形成有下部积存部55的风扇罩54以及泄漏检测装置70。泄漏检测装置70具有导出管71以及检测器72，导出管71的一方的端部与下部积存部55的最下端连接，另一方的端部与检测器72连接。

接下来，对本第二实施方式的全封闭式旋转电机及其泄漏液检测构造的作用进行说明。

在冷却器40的冷却管41中发生了冷却液的泄漏的情况下，泄漏的冷却液的液滴顺着冷却用气体的流动而流入到风扇罩54之后，从叶片52之间的流路向叶片52与筒状板54r之间的空间流出，到此为止与第一实施方式相同。

流出到叶片52与风扇罩54之间的空间的包含液滴的冷却用气体在从流出开口58a流入到出口单元61之后，从出口单元61的流出开口61b向出口连接部62流出，进而从框架入口开口31向框架30内流入。

在风扇罩54中形成有流出开口58a的侧板54w的流出开口58a，保留风扇罩54的侧板54w的外缘的附近的开口缘部58而形成。

由于流出开口58a足够大，风扇罩54的侧板54w的开口缘部58仅稍向流路侧突出，因此开口缘部58使冷却用气体的流动的压力损失增大的程度很小。

另一方面，顺着冷却用气体的径向外侧的流动而流出到叶片52与风扇罩54之间的空间的液滴向径向的外侧飞散，因此主要与筒状部54r等风扇罩54内的径向外侧部分碰撞。碰撞到风扇罩54内的径向外侧部分的液滴由于冷却用气体的流动而欲向出口单元61侧转移，但从风扇罩54向出口单元61的转移被开口缘部58阻碍，大部分停留在风扇罩54内。其结果，液滴沿着风扇罩54的筒状部54r或侧板54v、54w等流下至风扇罩54内的下部积存部55，在下部积存部55中暂时滞留。另外，液滴向风扇罩54外的流出被抑制，其结果向下部积存部55转移的泄漏的冷却液的量增大，因此能够进一步将泄漏液的发生的检测提前。

[第三实施方式]

图5是表示第三实施方式的全封闭式旋转电机的风扇机构的构成的局部纵剖视图。本第三实施方式是第二实施方式的变形。

在本第三实施方式中，风扇机构50b具有与流出开口58a的缘部连接的转移防止板59。除此之外，与第二实施方式相同。

转移防止板59是以轴心朝向驱动轴53a的方向的方式配置的部分圆锥状，在口径较小的一侧的端部即外侧开口端59a与开口缘部58的流出开口58a的部分连接。转移防止板59从外侧开口端59a朝向叶片52的方向延伸，口径增大至口径较大的一侧的端部即内侧开口端59b。转移防止板59的曲面形状优选的是，尽量不使冷却用气体通过时的压力损失增大那样的形状。

转移防止板59的形状并不限定于部分圆锥状，优选沿着流动的流线形的曲面。另外，外侧开口端59a也可以在是其周围的一部分与筒状板54r相接。

在如以上那样构成的本第三实施方式的全封闭式旋转电机的风扇机构的风扇机构50b中，通过在风扇罩54设置转移防止板59，进一步阻碍从风扇罩54向出口单元61的液滴的转移，暂时滞留在下部积存部55的泄漏液的量进一步增大，能够进一步将冷却液的泄漏的发生的检测提前。

[其他实施方式]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式是作为例子而提示的，并不意图限定发明的范围。

例如，在实施方式中，作为例子示出了作为机内用外部风扇使用了离心式风扇或轴流式风扇的情况，但并不限定于此。只要在风扇罩的底部形成下部积存部，则例如也可以是斜流式风扇。

另外，在实施方式中，作为例子示出了冷却器罩的外形为立方体的情况，但并不限定于此。另外，风扇罩的外形也不限定于圆筒状等。即，只要是能够在风扇罩内暂时保持顺着冷却用气体的流动从冷却罩转移到风扇罩内的液滴的一部分的形状、且能够将暂时保持的泄漏液从该部位向风扇罩外排出那样的形状即可。

另外，在实施方式中，作为例子示出了隔着冷却器在其两侧设置有风扇机构的情况，但并不限定于此。也可以是，冷却用气体的流动仅从冷却器沿轴向的单侧方向形成而风扇机构仅设置于一方的情况。

另外，实施方式中，作为例子示出了机内用外部风扇由外部的动力驱动的他力式的情况，但并不限定于此。例如也可以是设置于框架的外部并利用带或齿轮等与旋转电机自身的转子轴连结那样的自力式的机内用的风扇的情况。

此外，这些实施方式能够以其他各种方式来实施，能够在不脱离发明的主旨的范围内，进行各种省略、替换、变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨内，并且同样包含在权利要求书所记载的发明及其等价的范围内。

Claims (7)

1.一种全封闭式旋转电机，其特征在于，具备：

转子，具有沿水平方向延伸的转子轴和安装于所述转子轴的径向外侧的转子铁心；

定子，具有在所述转子铁心的径向外侧隔着空隙而设置的定子铁心和贯通所述定子铁心的定子绕组；

框架，在所述定子的径向外侧以包围所述定子的方式被配置；

两个轴承支架，安装于所述框架的两端；

两个轴承，安装于所述轴承支架并将所述转子轴支承为能够旋转；

冷却器，设置于所述框架的上方，并具有供冷却液通过的冷却管和收纳所述冷却管的冷却器罩；

风扇机构，具有机内用外部风扇和风扇罩，该机内用外部风扇设置于所述框架的外侧，该风扇罩具有能够暂时保持从所述冷却管泄漏的冷却液即泄漏液的下部积存部，并与所述框架及所述冷却器罩相结合而形成密闭空间；以及

泄漏检测装置，对从所述冷却器转移到所述风扇罩内的泄漏液进行检测，

所述下部积存部通过与所述机内用外部风扇的最下端相对置的所述风扇罩的部分形成。

2.如权利要求1所述的全封闭式旋转电机，其特征在于，

所述机内用外部风扇是使冷却用气体从轴向吸入并向径向外侧流出的离心式，

所述风扇罩具有用于进行从轴向的吸入的吸入开口和与所述框架连通的排出部。

3.如权利要求1或2所述的全封闭式旋转电机，其特征在于，

所述泄漏检测装置具备：

导出管，将从所述冷却器转移到所述下部积存部的泄漏液从所述下部积存部导出；以及

检测器，接收经由所述导出管而导来的泄漏液并进行检测。

4.如权利要求2所述的全封闭式旋转电机，其特征在于，

所述风扇罩的排出部在所述机内用外部风扇的径向外侧沿着周向而形成。

5.如权利要求1或2所述的全封闭式旋转电机，其特征在于，还具备：

出口单元，配置于所述风扇罩的在轴向上与所述冷却器相反一侧；以及

出口连接部，使所述出口单元与所述框架连通。

6.如权利要求5所述的全封闭式旋转电机，其特征在于，

在将所述风扇罩与所述出口单元连通的所述风扇罩的流出开口设置有转移防止板。

7.一种泄漏液检测构造，对全封闭式旋转电机中的泄漏液进行检测，该全封闭式旋转电机具备：转子；定子；框架；两个轴承支架；两个轴承；冷却器，设置于所述框架的上方，并具有冷却管和收纳所述冷却管的冷却器罩；以及风扇机构，具有机内用外部风扇和风扇罩，该机内用外部风扇设置于所述冷却器的至少一方的轴向外侧，该风扇罩收纳所述机内用外部风扇并与所述框架及所述冷却器罩相结合而形成密闭空间，所述泄漏液是从所述冷却器转移到所述风扇罩内的泄漏液，所述泄漏液检测构造的特征在于，

具备对所述泄漏液进行检测的泄漏检测装置，

所述风扇罩具有下部积存部，该下部积存部能够暂时保持从所述冷却管泄漏的冷却液即泄漏液，

所述下部积存部通过与所述机内用外部风扇的最下端相对置的所述风扇罩的部分形成。

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