CN111490620A - 旋转电机、定子约束构造以及旋转电机的组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于抑制定子的电磁振动向框架的传递，并且提高组装作业性。旋转电机具备具有转子轴与转子铁心的转子、具有定子铁心与定子绕组的定子、框架(100)、静止支承定子的定子约束构造(120)、两个轴承、以及轴承托架。框架(100)具有框架底板(111)、形成有端板开口(112a)的两张框架端板(112)、以及沿轴向延伸并隔着定子约束构造(120)而相互对置且与框架底板(111)及框架端板(112)一起形成箱形的两张框架侧板(113)。定子约束构造(120)具备至少两个定子支承框(121)、以及将定子支承框(121)彼此连结的多个连结杆(122)。定子支承框(121)与框架(100)通过框架底板(111)而结合。

Description

旋转电机、定子约束构造以及旋转电机的组装方法

技术领域

本发明涉及旋转电机、定子约束构造以及旋转电机的组装方法。

背景技术

旋转电机具备：转子，具有沿轴向延伸的转子轴和安装于其径向外侧的转子铁心；定子，具有设于转子铁心的径向外侧的圆筒状的定子铁心和在轴向上贯通其径向内侧部分的定子绕组；以及配置于定子铁心的径向外侧并收纳转子铁心和定子的框架。

在旋转电机的框架上，作为外表面的板部，存在具有框架底板、框架侧板以及框架端板并形成为箱状的部件。在设于轴向的两端部的框架端板形成有开口，该开口能够供转子插入、并且能够安装分别支承轴承的轴承托架。转子轴在隔着转子铁心的两侧的部分，被这些轴承支承为能够旋转。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000－50538号公报

发明内容

发明要解决的课题

在旋转电机中，在其运转时，通过具有磁吸引力的转子磁极的旋转，定子在与轴垂直的方向的平面内产生变形为椭圆状的圆环振动(参照专利文献1)。带来该圆环振动的电磁振动由定子的极间的电磁力而引起，因此具有电源频率的2倍的频率。

另外，在制造旋转电机时的组装时，也存在定子的插入、安装需要专用的组装装置等的问题。

因此，本发明的目的在于，抑制定子的电磁振动向框架的传递，并且提高组装作业性。

用于解决课题的手段

为了实现上述的目的，本发明的旋转电机具备：转子，具有沿水平方向延伸的转子轴与安装于所述转子轴的径向外侧的转子铁心；定子，具有配置于所述转子铁心的径向外侧的定子铁心与贯通所述定子铁心的定子绕组；定子约束构造，静止支承所述定子；框架，在所述定子、所述转子铁心以及所述定子约束构造的外侧以将它们包围的方式配置；两个轴承，在隔着所述转子铁心的两侧将所述转子轴支承为能够旋转；以及两个轴承托架，静止支承于所述框架，并分别静止支承所述轴承，其特征在于，所述框架具有：框架底板；两张框架端板，形成有端板开口，相互在轴向上隔开间隔地配置；以及两张框架侧板，沿轴向延伸并隔着所述定子约束构造而相互对置，与所述框架底板及所述框架端板一起形成箱形，所述定子约束构造具备：至少两个定子支承框，在轴向上相互隔开间隔地配置，并以包围所述定子的周围的方式支承所述定子；以及多个连结杆，沿与旋转轴平行的方向延伸，将所述定子支承框彼此连结，所述定子支承框与所述框架通过所述框架底板而结合。

另外，本发明的定子约束构造，静止支承旋转电机的所述定子，该旋转电机具备：转子；定子；框架：在所述定子、转子铁心以及定子约束构造的外侧以将它们包围的方式配置，并具有框架底板、形成有端板开口且相互在轴向上隔开间隔地配置的两张框架端板、以及沿轴向延伸并隔着所述定子约束构造而相互对置且与所述框架底板及所述框架端板一起形成箱形的两张框架侧板，两个轴承；以及两个轴承托架，其特征在于，该定子约束构造具备：至少两个定子支承框，在轴向上相互隔开间隔地配置，并以包围所述定子的周围的方式支承所述定子；以及多个连结杆，沿与旋转轴平行的方向延伸，将所述定子支框彼此连结，所述定子支承框与所述框架通过所述框架底板而结合。

另外，本发明的旋转电机的组装方法，其特征在于，具有：定子约束构造安装步骤，在框架的框架底板安装定子约束构造；框架直立步骤，在所述定子约束构造安装步骤之后，将所述框架的轴向设定为铅垂方向；插入步骤，在所述框架直立步骤之后，将定子插入所述定子约束构造；以及框架复原步骤，在所述插入步骤之后，将插入了所述定子的所述框架复原为水平方向。

发明效果

根据本发明，能够抑制定子的电磁振动向框架的传递，并且能够提高组装作业性。

附图说明

图1是表示第一实施方式的旋转电机的构成的纵剖面图。

图2是表示第一实施方式的旋转电机的框架的构成的立体图。

图3是表示第一实施方式的旋转电机的框架的构成的图2的III－III向视横向剖面图。

图4是表示第一实施方式的旋转电机的组装方法的顺序的流程图。

图5是表示第一实施方式的旋转电机的组装方法中的定子插入时的状态的立体图。

图6是表示第二实施方式的旋转电机的框架的构成的立体图。

图7是表示第二实施方式的旋转电机的组装方法的顺序的流程图。

附图标记说明

10…转子、11…转子轴、11a…联结部、12…转子铁心、15…内扇、18…空隙、20…定子、21…定子铁心、22…定子绕组、30…轴承、40…轴承托架、60…冷却器、61…冷却管、62…冷却器罩、62a…罩内空间、63…冷却器入口开口、64…冷却器出口开口、100…框架、100s…框架内空间、111…框架底板、112…框架端板、112a…端板开口、113…框架侧板、120…定子约束构造、121…定子支承框、121a…支承框开口、122…连结杆、122a…止转用孔、122b…止转螺栓、130…定子约束构造、131…定子下部支承框、131a…下部开口、131b…凸缘、132…定子上部抑制框、132a…上部开口、132b…凸缘、133…连结杆、135…定子支承框、200…旋转电机

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进行说明。在此，对彼此相同或类似的部分标注共用的附图标记，并省略重复说明。

[第一实施方式]

图1是表示实施方式的旋转电机的构成的纵剖面图。旋转电机200具有转子10、定子20、轴承30、框架100、以及冷却器60。

转子10具有沿旋转轴方向(以下，称作轴向。)水平延伸的转子轴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。

转子轴11在隔着转子铁心12的轴向的两侧，分别被轴承30支承为能够旋转。在转子轴11的一方的端部设有与结合对象结合用的联结部11a。在转子轴11上，在联结部11a侧的轴承30与转子铁心12之间的部分安装有内扇15。另外，内扇15也可以设于相反侧的轴承30与转子铁心12之间。

定子20具有：圆筒状的定子铁心21，在转子铁心12的径向外侧隔着间隙18而设置；以及多个定子绕组22，在定子铁心21的径向内侧贯通以在周向上相互隔开间隔地沿旋转轴方向延伸的方式形成的槽(未图示)内。

框架100以收纳定子20以及转子铁心12的方式，包围它们的下方、侧部方向以及轴向的端部方向。在构成框架100的底部的框架底板111上，搭载有定子20。在框架100的轴向的两侧的部分即框架端板112形成有圆形的端板开口112a。特别是，设有内扇15的一侧的端板开口112a形成为在将转子10从轴向外侧插入定子20内时内扇15能够通过的口径。

在各个框架端板112，以封闭其端板开口112a的方式安装有轴承托架40。轴承托架40静止支承轴承30。

框架100的上方被开放，在框架100的上方设有冷却器60。冷却器60具有多个冷却管61、以及收纳多个冷却管61的冷却器罩62。作为框架100内的空间的框架内空间100s与作为冷却器罩62内的空间的罩内空间62a彼此通过冷却器入口开口63以及冷却器出口开口64而连通。冷却器入口开口63形成于内扇15的上方。另外，冷却器出口开口64在轴向上隔着转子铁心12而形成于内扇15的相反侧的上方。

图2是表示第一实施方式的旋转电机的框架的构成的立体图，图3是图2的III－III向视横向剖面图。

框架100具有框架底板111、两个框架端板112、以及将两个框架端板112之间连接的两个框架侧板113。框架100通过这些要素形成为上方开放的四边箱形。在各个框架端板112，如上述那样形成有圆形的端板开口112a。

框架底板111以紧贴于旋转电机200的基底的方式水平地设置。在框架底板111之上安装有定子约束构造120。

定子约束构造120具有在旋转轴方向上隔开间隔地配置的两个定子支承框121、以及将它们连结的多个连结杆122。另外，定子支承框121并不限定于两个，也可以是三个以上。

在各个定子支承框121形成有圆形的支承框开口121a。支承框开口121a的口径与定子20的外径对应。即，形成为在将定子20沿轴向压入的情况下(参照图5)能够插入并且实质上定子20与定子支承框121紧贴那样的口径。

定子支承框121的下端分别安装于框架底板111。安装通过焊接进行。另外，也可以采用在定子支承框121的下端设置凸缘，并且在框架底板111安装双头螺栓，利用实施了防松的螺母而机械式地结合等的机械方法。

定子支承框121的水平方向的宽度形成为比框架端板112的水平方向的宽度小。定子支承框121与框架100仅通过框架底板111结合。即，定子约束构造120仅与框架底板111结合。

在连结杆122在长度方向上形成有一个或多个止转用孔122a。形成于一个连结杆122的止转用孔122a形成为相互平行地在定子20的方向上贯通。在止转用孔122a形成内螺纹，与止转螺栓122b螺合。另外，在图3中，仅针对一个连结杆122显示了止转螺栓122b，但对于其他连结杆122而言也相同。

定子支承框121具有将与框架底板111结合的下端作为约束部而在旋转轴方向(图2的x方向)上弯曲的第一部分变形模式。另外，定子支承框121具有将下端作为约束部而在绕铅垂方向(图3的z方向)的中心轴的方向(图3的Φ方向)上扭转的第二部分变形模式。关于这些变形模式的定子支承框121的刚性由定子支承框121的材料以及形状·尺寸而决定，特别是，在很大程度上取决于板厚。

由两个定子支承框121和将它们结合的多个连结杆122构成的定子约束构造120也具有将下端即定子支承框121的下端作为约束部而其上侧在x方向上移动的第一整体变形模式、以及基于定子支承框121的第二部分变形模式的第二整体变形模式。另外，关于定子约束构造120的第一整体变形模式以及第二整体变形模式的定子约束构造120的刚性由定子支承框121的刚性以及连结杆122的刚性的组合而决定。连结杆122的刚性由材料以及形状·尺寸而决定。

因而，定子约束构造120的固有振动数以及能量吸收的程度例如能够通过使定子支承框121的板厚与连结杆122的截面尺寸等变化来进行调节。

图4是表示第一实施方式的旋转电机的组装方法的顺序的流程图。

首先，设定定子约束构造120的刚性(步骤S01)。根据转子10的旋转、以及设为避免与定子20的电磁振动的共振的固有频率范围内、以及所期望的能量吸收的程度，来设定作为定子约束构造120的目标的刚性。接下来，调节定子支承框121的板厚与连结杆122的截面尺寸等，成为作为该目标的刚性。

另一方面，组装定子20(步骤S02)。即，成为在定子铁心21组装有定子绕组22的状态。

另外，组装框架100(步骤S03)。即，成为使框架底板111、框架端板112以及框架侧板113一体化的状态。

接下来，将定子约束构造120安装于框架100(步骤S04)。即，通过焊接或机械式的手段将定子约束构造120的定子支承框121的下端连接于框架100的框架底板111。此时，连结杆122在两个定子支承框121被固定后被安装于定子支承框121。另外，也可以预先在两个定子支承框121安装连结杆122，在一体地组装定子约束构造120之后，使定子支承框121的下端结合于框架底板111。

步骤S03以及步骤S04的顺序与步骤S02的前后关系不限。即，可以在步骤S02之前实施步骤S03以及步骤S04，也可以并行地实施两者。

接下来，作为定子20的框架100内的设置的准备，将框架100的轴向设定为铅垂方向(步骤S05)。即，使安装有定子约束构造120并与定子约束构造120一体化的框架100旋转90度，使相当于插入有转子10的状态下的轴向的方向朝向铅垂方向。

接下来，将定子20插入定子约束构造(步骤S06)。图5是表示第一实施方式的旋转电机的组装方法中的定子插入时的状态的立体图。另外，对于定子绕组22，仅显示了一部分。

与定子约束构造120一体化的框架100为在最上部具有框架端板112、在其下方具有相互上下分离的两个定子支承框121的状态。

在定子铁心21组装定子绕组22而一体化的定子20，以轴向为铅垂方向而被吊起，从上方插入框架100。

此时，由于形成于框架端板112的端板开口112a的口径比定子20的外径大，因此，首先，定子20通过端板开口112a。接下来，定子20插入于形成于上侧的定子支承框121的支承框开口121a。

定子20的支承框开口121a的通过是通过使用夹具(未图示)将定子20向下方下压而进行的。夹具形成为能够不与定子绕组22干涉地按压定子铁心21的端面。

接下来，使框架100的轴向复原为水平方向(步骤S07)。即，在步骤S05中变更了框架100的姿势，将插入有定子20的框架100的姿势返回至原来的水平方向。

接下来，进行定子20的止转施工(步骤S08)。具体而言，向形成于连结杆122的止转用孔122a拧入止转螺栓122b，将定子铁心21的外表面从径向外侧朝向旋转中心方向按压。另外，根据需要进行螺栓的防松。另外，也可以代替止转螺栓而使用销。

定子20被强制地插入定子约束构造120的定子支承框121内，从而克服在旋转电机200的运转中施加于定子20的欲绕旋转轴旋转的旋转力而向约束定子20的一侧起作用。通常通过该定子20与定子支承框121之间的摩擦力能够充分地克服旋转力。如上述那样，通过在连结杆122上安装止转螺栓122b，能够进一步确保对旋转力的对抗能力的充裕。

接下来，将转子10插入框架100内的定子20内(步骤S09)。即，将在转子轴11安装转子铁心12而一体化的转子10插入定子20内。此时，转子10以从转子铁心12观察时未安装有内扇15的一次侧为前头而插入定子20。

根据以上描述的本实施方式，定子20通过定子约束构造120被固定支承，定子约束构造120的刚性能够通过使定子支承框121的板厚、连结杆122的截面形状等变化来进行调节。

另外，定子约束构造120仅与框架底板111结合，在定子20产生的振动的能量向定子约束构造120传递，在定子约束构造120消耗其一部分之后，能量被传递至框架底板111。框架底板111紧贴于基底，传递至框架底板111的能量的大部分通过基底传递、扩散。

其结果，由定子20产生的振动例如几乎不传递到框架端板112，不会成为轴承30振动的重要因素。因而，可抑制转子10的从旋转轴中心向径向的振动。

在以往的将定子铁心压入定子支承框的方式的构造中，在定子铁心的压入时对定子支承框施加负载。因此，通过将定子支承框与框架连结，提高了刚性。其结果，导致定子铁心的振动传递至框架。

另外，在以往的在纵置下将定子铁心插入定子支承框的方法、或在横置下插入定子铁心方法中，在铁心的组装后需要用于确保精度的加工，并且也需要焊接技能。特别是，在双极机中，为了形成为不传递振动的构造，部件数量变多。

另一方面，在本实施方式的压入方式中，在压入的步骤之后，在数个部位进行止转施工的步骤中完成定子的插入，因此能够提高作业性、生产性，实现成本的减少。

如以上那样，在旋转电机200中，能够抑制定子的电磁振动向框架的传递，并且能够提高组装作业性。

[第二实施方式]

图6是表示第二实施方式的旋转电机的框架的构成的立体图。另外，对于定子绕组22，仅显示了一部分。

本第二实施方式是第一实施方式的变形。即，本第二实施方式中的旋转电机200具有与第一实施方式中的定子约束构造120不同的定子约束构造130。另外，如后述那样，在本实施方式中，即使在设有内扇15的一侧，端板开口112a的口径也无需是内扇15能够通过的口径。关于其他点，与第一实施方式相同。

定子约束构造130具有两个定子下部支承框131、两个定子上部抑制框132、以及将两个定子上部抑制框132相互连接的多个连结杆133。另外，定子下部支承框131以及定子上部抑制框132也可以设置三个以上。各个定子下部支承框131与定子上部抑制框132构成定子支承框135。

各个定子上部抑制框132的上部开口132a与定子下部支承框131的下部开口131a形成具有在定子上部抑制框132与定子下部支承框131相互结合的情况下与定子铁心21的外径对应的口径的圆形的开口。即，定子支承框135具有有着与定子铁心21的外径对应的口径的圆形的开口。

在定子下部支承框131的上端的两个部位分别设有凸缘131b，在定子上部抑制框132的下端的两个部位分别设有凸缘132b。定子下部支承框131与定子上部抑制框132通过利用例如未图示的螺栓将凸缘131b与凸缘132b结合而相互结合。

在定子约束构造130中，仅定子下部支承框131与框架100结合。即，定子下部支承框131的下端通过焊接或机械式地固定于框架底板111上。

连结杆133将两个定子上部抑制框132相互连结。另外，也可以将连结杆133进一步设置为用于两个定子下部支承框131的连结。

虽然省略了图示，但在连结杆133上，与第一实施方式中的连结杆122相同，形成有定子20的止转用孔。

图7是表示第二实施方式的旋转电机的组装方法的顺序的流程图。以下，对与第一实施方式不同的点进行说明。

在结束步骤S02的框架100的组装之后，将定子下部支承框131安装于框架100(步骤S11)。具体而言，将定子下部支承框131的下端通过焊接或机械式地安装于框架底板111。

在步骤S02中的定子的组装以及步骤S11中的定子下部支承框131的安装之后，进行定子20向定子下部支承框131的搭载(步骤S12)。在该情况下，定子20能够通过使轴向为水平并从框架100的上方的开口悬吊于定子下部支承框131之上来进行搭载。

接下来，通过定子上部抑制框132来约束定子20(步骤S13)。即，将定子下部支承框131的凸缘131b与定子上部抑制框132的凸缘132b结合而使定子下部支承框131与定子上部抑制框132结合，从而从上下夹住并约束定子20。

接下来，进行定子20的止转施工(步骤S08)。此后与第一实施方式相同。另外，为了进一步确保克服向定子20的旋转力的能力，也可以在通过定子下部支承框131与定子上部抑制框132从上下夹住定子20的状态下，使得在凸缘131b与凸缘132b之间产生间隙，通过将两者结合螺栓的张力，使定子下部支承框131以及定子上部抑制框132与定子铁心21之间的摩擦力进一步增大。

在以上那样的本实施方式中，在旋转电机200中，能够在减少由定子20的振动引起的框架100的振动的基础上获得与第一实施方式相同的效果。

另外，在旋转电机200的组装中，能够获得框架100的处理工序的少的方法。

[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，示出了转子轴沿水平方向延伸的横置型的全封闭外扇型旋转电机的情况，但也可以是转子轴沿铅垂方向延伸的纵置型的全封闭外扇型旋转电机的情况。

而且，实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨内，同样地包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围内。

Claims (5)

1.一种旋转电机，具备：

转子，具有沿水平方向延伸的转子轴与安装于所述转子轴的径向外侧的转子铁心；

定子，具有配置于所述转子铁心的径向外侧的定子铁心与贯通所述定子铁心的定子绕组；

定子约束构造，静止支承所述定子；

框架，在所述定子、所述转子铁心以及所述定子约束构造的外侧以将所述定子、所述转子铁心以及所述定子约束构造包围的方式配置；

两个轴承，在隔着所述转子铁心的两侧将所述转子轴支承为能够旋转；以及

两个轴承托架，静止支承于所述框架，并分别静止支承所述轴承，其特征在于，

所述框架具有：框架底板；两张框架端板，形成有端板开口，相互在轴向上隔开间隔地配置；以及两张框架侧板，沿轴向延伸并隔着所述定子约束构造而相互对置，与所述框架底板及所述框架端板一起形成箱形，

所述定子约束构造具备：

至少两个定子支承框，在轴向上相互隔开间隔地配置，并以包围所述定子的周围的方式支承所述定子；以及

多个连结杆，沿与旋转轴平行的方向延伸，将所述定子支承框彼此连结，

所述定子支承框与所述框架通过所述框架底板而结合。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述定子支承框分别具有：

定子下部支承框，下端与所述框架底板结合，将所述定子从下侧支承；以及

定子上部抑制框，通过与所述定子下部支承框相互结合，与所述定子下部支承框一同从上下夹住所述定子并静止支承所述定子。

3.一种定子约束构造，静止支承旋转电机的定子，该旋转电机具备：

转子；

所述定子；

框架：在所述定子、转子铁心以及定子约束构造的外侧以将所述定子、转子铁心以及定子约束构造包围的方式配置，并具有框架底板、形成有端板开口且相互在轴向上隔开间隔地配置的两张框架端板、以及沿轴向延伸并隔着所述定子约束构造而相互对置且与所述框架底板及所述框架端板一起形成箱形的两张框架侧板，

两个轴承；以及

两个轴承托架，其特征在于，该定子约束构造具备：

至少两个定子支承框，在轴向上相互隔开间隔地配置，并以包围所述定子的周围的方式支承所述定子；以及

多个连结杆，沿与旋转轴平行的方向延伸，将所述定子支框彼此连结，

所述定子支承框与所述框架通过所述框架底板而结合。

4.一种旋转电机的组装方法，其特征在于，具有：

定子约束构造安装步骤，在框架的框架底板安装定子约束构造；

框架直立步骤，在所述定子约束构造安装步骤之后，将所述框架的轴向设定为铅垂方向；

插入步骤，在所述框架直立步骤之后，将定子插入所述定子约束构造；以及

框架复原步骤，在所述插入步骤之后，将插入了所述定子的所述框架复原为水平方向。

5.如权利要求4所述的旋转电机的组装方法，其特征在于，具有：

下部支承框安装步骤，在所述框架的所述框架底板安装定子下部支承框；

搭载步骤，在所述下部支承框安装步骤之后，将所述定子搭载于所述定子下部支承框上；以及

约束步骤，在所述搭载步骤之后，通过定子上部抑制框来约束所述定子。

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