CN111917241B - 同步旋转电机及放电电阻器 - Google Patents

同步旋转电机及放电电阻器 Download PDF

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Abstract

在同步旋转电机中,通过简易的结构提高放电电阻器的冷却功能。同步旋转电机具备:转子,具有转子轴(11)、转子铁芯和转子绕组;定子,具有定子铁芯和定子绕组;励磁装置,具有与转子轴(11)一起旋转的旋转整流器及至少一个放电电阻器(60);框体以及冷却器。放电电阻器(60)具有:电阻(61),卷绕于转子轴(11)的周围;以及多个电气绝缘的垫片(62),配置于电阻(61)之间,在电阻(61)内形成间隙(61a)。

Description

同步旋转电机及放电电阻器
技术领域
本发明涉及同步旋转电机及放电电阻器。
背景技术
同步旋转电机通常难以自起动,同步旋转电机往往设有进行起动用的设备。
另外,在无刷同步旋转电机中,在转子处由励磁绕组形成闭路,因而基于与感应电动机相同的原理,从原理上讲能够进行使用励磁绕组的自起动。在这种情况下,为了缓和在起动时感应电压全部施加给整流电路的情况,通常与励磁绕组并列地设置有放电电阻器。具体地,放电电阻器安装于转子轴。
放电电阻器在同步旋转电机的起动时感应电压的一部分施加在其两端之间,因而需要确保放电电阻器内以及放电电阻器和外部的绝缘性能。并且,放电电阻器与转子轴一起旋转,因而离心力发挥作用。因此,放电电阻器往往用树脂等绝缘材料进行模塑。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开昭49-105905号公报
专利文献2:日本实开昭57-122171号公报
发明内容
发明要解决的课题
在无刷同步旋转电机的自起动时,在放电电阻器流过大的电流,因而特别是在全闭式的旋转电机中,放电电阻器的冷却很重要。作为提高放电电阻器的冷却的例子,例如已知有将包覆钢管的放电电阻器安装于在内周面带槽的旋转圆筒内的技术(参照专利文献1)。或者,还知道有这样的技术,在由冷却风扇产生的冷却用气体的通风道内设置放电电阻器,形成沿轴向夹在两个放电电阻器之间的通道(参照专利文献2)。
无论是哪个例子,都带来了构造的复杂化或者加工工序的增加。
所以,本发明的目的是,在同步旋转电机中通过简易的结构提高放电电阻器的冷却功能。
用于解决课题的手段
为了达到上述目的,有关本发明的同步旋转电机的特征在于,该同步旋转电机具备:转子,具有沿轴向延伸的转子轴、安装于所述转子轴的转子铁芯、和卷绕于所述转子铁芯的转子绕组;定子,具有在所述转子铁芯的径向外侧配置的定子铁芯和贯通所述定子铁芯的定子绕组;励磁装置,具有与所述转子轴一起旋转的旋转整流器及至少一个放电电阻器;框体,收纳所述转子铁芯、所述定子及所述励磁装置;以及冷却器,安装于所述框体,对将所述框体内的所述转子、所述定子及所述励磁装置冷却的冷却用气体进行冷却,所述至少一个放电电阻器具有:电阻,卷绕于所述转子轴的周围;以及多个电气绝缘的垫片,配置于所述电阻之间,在所述电阻内形成间隙。
另外,有关本发明的放电电阻器是同步旋转电机的励磁装置的放电电阻器,所述同步旋转电机具备:转子,具有转子轴、转子铁芯和转子绕组;定子,具有定子铁芯和定子绕组;所述励磁装置,具有与所述转子轴一起旋转的旋转整流器;框体,收纳所述转子铁芯、所述定子及所述励磁装置;以及冷却器,安装于所述框体,对将所述框体内的所述转子、所述定子及所述励磁装置冷却的冷却用气体进行冷却,其特征在于,所述放电电阻器具有:电阻,卷绕于所述转子轴的周围;以及多个电气绝缘的垫片,配置于所述电阻之间,在所述电阻内形成间隙。
发明效果
根据本发明,能够在同步旋转电机中通过简易的结构提高放电电阻器的冷却功能。
附图说明
图1是有关第一实施方式的同步旋转电机的直立剖面图。
图2是表示有关第一实施方式的同步旋转电机的励磁装置的电路图。
图3是表示有关第一实施方式的同步旋转电机的放电电阻器的结构的沿图4中的III-III线的向视纵剖面图。
图4是表示有关第一实施方式的同步旋转电机的放电电阻器的结构的沿图3中的IV-IV线的向视横剖面图。
图5是有关第一实施方式的放电电阻器的长度方向的展开图。
图6是有关第二实施方式的放电电阻器的长度方向的展开图。
标号说明
10转子;11转子轴;12转子铁芯;13转子绕组;15内扇;15a隔离板;20定子;21定子铁芯;22定子绕组;30框体;30a密闭空间;30b、30c入口侧空间;32轴承;34轴承托架;40冷却器;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励磁装置;51旋转整流器;51a、51b二极管;52励磁机旋转部;53励磁机固定部;60第一放电电阻器;61电阻;61a间隙;62垫片;63凸台;64支承部;70第二放电电阻器;71电阻;71a间隙;72垫片;73凸台;74支承部;100同步旋转电机。
具体实施方式
下面,参照附图对有关本发明的实施方式的同步旋转电机及其放电电阻器进行说明。
[第一实施方式]
下面,作为同步旋转电机,以全闭式无刷同步旋转电机的情况为例进行说明。
图1是有关第一实施方式的同步旋转电机的直立剖面图。
同步旋转电机100具有转子10、定子20、框体30、轴承32、冷却器40及励磁装置50。
转子10具有沿轴向延伸的转子轴11、安装于转子轴11的转子铁芯12、和卷绕于转子铁芯12的转子绕组13。转子轴11在夹持转子铁芯12的轴向的两侧由轴承32可旋转地支承。另外,卷绕于转子铁芯12的转子绕组13包括如图1所示具有收纳于在转子铁芯12形成的多个狭槽内(未图示)的部分的圆筒型的情况、以及卷绕于在转子铁芯12形成的突极的突极型的情况。
定子20具有在转子铁芯12的径向外侧隔着空隙配置的圆筒状的定子铁芯21、和贯通定子铁芯21的定子绕组22。
以包围定子20的方式配置沿轴向呈筒状延伸的框体30。在框体30的两侧的端部分别安装有轴承托架34。各个轴承托架34静止支承各个轴承32。
冷却器40设于框体30的上部。冷却器40具有供外部的制冷剂穿过的冷却管41、和收纳冷却管41的冷却器罩42。
由框体30、两个轴承托架34及冷却器罩42相互结合而形成密闭空间30a。在密闭空间30a内封入了例如空气等冷却用气体。
在各个轴承32和转子铁芯12之间,在转子轴11分别安装有内扇15。并且,在各个内扇15的径向外侧设有一直扩展到框体30的内表面的隔离板15a。内扇15是轴流风扇,沿转子铁芯12及定子20的方向输送驱动冷却用气体。
框体30内的空间和冷却器罩42内的空间经由冷却器入口开口43及两个冷却器出口开口44而连通。冷却器入口开口43形成于定子20的上方。并且,两个冷却器出口开口44分别形成于两个内扇15各自的入口侧空间30b、30c的上方。
在两个内扇15中的一个的入口侧空间30b设有励磁装置50。励磁装置50具有旋转整流器51、励磁机旋转部52、励磁机固定部53、第一放电电阻器60及第二放电电阻器70。其中,旋转整流器51、励磁机旋转部52、第一放电电阻器60及第二放电电阻器70安装于转子轴11,并与转子轴11一起旋转。另外,励磁机固定部53是电磁铁或者永磁铁,由未图示的支承部静止支承。
图2是表示同步旋转电机的励磁装置的电路图。旋转整流器51是具有二极管51a、51b的电桥电路。在由励磁机固定部53产生的磁场中旋转的励磁机旋转部52的各相引发的交流电压,输入至作为电桥电路的旋转整流器51的各相。
通过旋转整流器51产生的单极性的电压施加给作为励磁绕组的转子绕组13。第一放电电阻器60及第二放电电阻器70排列设置于旋转整流器51以及在转子铁芯12卷绕的转子绕组13。
图3是表示放电电阻器的结构的沿图4中的III-III线的向视纵剖面图,图4是沿图3中的IV-IV线的向视横剖面图。
第一放电电阻器60及第二放电电阻器70沿轴向相互隔开间隔且相邻地安装于转子轴11。第一放电电阻器60具有电阻61、垫片62、凸台63及支承部64。另外,第二放电电阻器70具有电阻71、垫片72、凸台73及支承部74。其中,垫片62、72、凸台63、73及支承部64、74是电气绝缘性的,即它们的材质是电气绝缘材料。
凸台63及凸台73以在转子轴11的径向外侧包围转子轴11的方式安装于转子轴11。凸台63及支承部64支承电阻61和垫片62。另外,凸台73及支承部74支承电阻71和垫片72。此外,支承部的详细的图示省略。支承部64及支承部74分别具有可承受施加给电阻61及电阻71的离心力的构造强度。
电阻61呈延伸得长的板状,没有进行绝缘材料的包覆,直接接触冷却用气体。电阻61形成为其长度方向的一端连接于凸台63,并呈旋涡状卷绕在转子轴11的周围。在形成为旋涡状(螺旋状)的长度方向的中途位置,设有用于确保电阻61内的径向的间隔的垫片62。
同样地,电阻71呈延伸得长的板状,没有进行绝缘材料的包覆,直接接触冷却用气体。电阻71形成为其长度方向的一端连接于凸台73,并呈旋涡状卷绕在转子轴11的周围。在形成为旋涡状(螺旋状)的长度方向的中途位置,设有用于确保电阻71内的径向的间隔的垫片72。
如图4所示,在从转子铁芯12侧沿轴向观察第一放电电阻器60时,电阻61的卷绕方向即旋涡的方向从中心朝向外侧呈顺时针方向。
另一方面,虽没有图示,在从转子铁芯12侧沿轴向观察第二放电电阻器70时,电阻71从中心朝向外侧逆时针地卷绕第二放电电阻器70。
因此,在电流流过第一放电电阻器60时产生的磁通量和在电流流过第二放电电阻器70时产生的磁通量相互抵消。其结果是,在设置有第一放电电阻器60和第二放电电阻器70的外侧不形成大的磁场,不产生大幅的磁力影响。
按照以上所述进行形成,在旋涡状的电阻61形成间隙61a,间隙61a成为冷却用气体的轴向的流路。对于旋涡状的电阻71也形成间隙71a(图5),间隙71a成为冷却用气体的轴向的流路。
图5是有关第一实施方式的放电电阻器的长度方向的展开图。
第一放电电阻器60的各个垫片62配置于相对于轴向具有角度的方向。在此,所谓的垫片62的方向是指沿着垫片62的长度方向的方向。因此,通过第一放电电阻器60的电阻61和垫片62产生风扇效果。另外,第二放电电阻器70的各个垫片72相对于轴向具有角度地进行配置,通过第二放电电阻器70的电阻71和垫片72产生风扇效果。
第一放电电阻器60的各个垫片62和第二放电电阻器70的各个垫片72彼此向相同的方向倾斜。另外,第一放电电阻器60的各个垫片62相对于轴向的角度和第二放电电阻器70的各个垫片72相对于轴向的角度不一定需要是相同的角度。并且,沿着电阻71的垫片72的位置不一定是与沿着电阻61的垫片62的位置相同的位置或者附近的位置。
其结果是,第二放电电阻器70从第一放电电阻器60和第二放电电阻器70之间的空间的径向外侧吸入冷却用气体,并且吸入从第一放电电阻器60流出的冷却用气体。即,冷却用气体从轴向的外侧流入第一放电电阻器60的各个垫片62之间,然后在第二放电电阻器70的各个垫片72之间流过。
这样,第一放电电阻器60和第二放电电阻器70沿相同方向驱动冷却用气体,因而两者的风扇效果重叠,产生大的驱动力。
另外,第一放电电阻器60及第二放电电阻器70自身在表面没有进行绝缘材料的模塑,而且冷却用气体穿过各个间隙61a及间隙71a,因而冷却效果进一步提高。
如上所述,根据本实施方式,能够在同步旋转电机通过简易的结构提高放电电阻器的冷却功能。
[第二实施方式]
图6是有关第二实施方式的放电电阻器的长度方向的展开图。
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,第一放电电阻器60的各个垫片62的方向是与第一实施方式相反的方向。除了此点之外,第二实施方式与第一实施方式相同。
其结果是,穿过第一放电电阻器60的冷却用气体的方向与第一实施方式相反。即,将冷却用气体从第一放电电阻器60和第二放电电阻器70之间的空间吸入到第一放电电阻器60的间隙61a,并穿过间隙61a沿轴向释放到第一放电电阻器60的相反侧。
另一方面,在第二放电电阻器70,假设在第一放电电阻器60和第二放电电阻器70之间的空间中与轴向垂直的平面,垫片72形成于相对于该平面对称的方向。
根据如上所述的第一放电电阻器60及第二放电电阻器70的结构,将冷却用气体从第一放电电阻器60和第二放电电阻器70之间的空间吸入到第二放电电阻器70的间隙71a,并穿过间隙71a沿轴向释放到第二放电电阻器70的相反侧。
这样,第一放电电阻器60和第二放电电阻器70分别从第一放电电阻器60和第二放电电阻器70之间的空间吸入冷却用气体。其结果是,从在励磁装置50的上方形成的冷却器出口开口44朝向励磁装置50侧的冷却用气体的流入加速,励磁装置50整体的冷却效果提高。
如上所述,根据本实施方式,能够在同步旋转电机通过简易的结构提高放电电阻器的冷却功能。
[其它实施方式]
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提示的,并非意图限定发明的范围。
另外,这些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、变更等。这些实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中,并且包含在权利要求书所记载的发明和其等价的范围中。

Claims (6)

1.一种同步旋转电机,其特征在于,具备:
转子,具有沿轴向延伸的转子轴、安装于所述转子轴的转子铁芯、和卷绕于所述转子铁芯的转子绕组;
定子,具有在所述转子铁芯的径向外侧配置的定子铁芯和贯通所述定子铁芯的定子绕组;
励磁装置,具有与所述转子轴一起旋转的旋转整流器及至少一个放电电阻器;
框体,收纳所述转子铁芯、所述定子及所述励磁装置;以及
冷却器,安装于所述框体,对将所述框体内的所述转子、所述定子及所述励磁装置冷却的冷却用气体进行冷却,
所述至少一个放电电阻器具有:
电阻,卷绕于所述转子轴的周围;以及
多个电气绝缘的垫片,配置于所述电阻之间,在所述电阻内形成间隙。
2.根据权利要求1所述的同步旋转电机,其特征在于,
所述垫片相对于轴向倾斜配置。
3.根据权利要求1或2所述的同步旋转电机,其特征在于,
所述至少一个放电电阻器具有第一放电电阻器及第二放电电阻器,
所述第一放电电阻器的电阻的卷绕方向和所述第二放电电阻器的电阻的卷绕方向是相互相反的方向。
4.根据权利要求3所述的同步旋转电机,其特征在于,
所述第一放电电阻器的垫片的方向和所述第二放电电阻器的垫片的方向是相互相同的方向。
5.根据权利要求3所述的同步旋转电机,其特征在于,
所述第一放电电阻器的垫片的方向和所述第二放电电阻器的垫片的方向是相互相反的方向。
6.一种同步旋转电机的励磁装置的放电电阻器,所述同步旋转电机具备:转子,具有转子轴、转子铁芯和转子绕组;定子,具有定子铁芯和定子绕组;所述励磁装置,具有与所述转子轴一起旋转的旋转整流器;框体,收纳所述转子铁芯、所述定子及所述励磁装置;以及冷却器,安装于所述框体,对将所述框体内的所述转子、所述定子及所述励磁装置冷却的冷却用气体进行冷却,其特征在于,
所述放电电阻器具有:
电阻,卷绕于所述转子轴的周围;以及
多个电气绝缘的垫片,配置于所述电阻之间,在所述电阻内形成间隙。
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