CN112292802A - 旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供降低从风扇侧摄入冷却风时的噪声且高效地进行冷却的旋转电机。旋转电机包括：定子；在定子的定子铁芯的内周侧配置的具有转子铁芯的转子；使转子铁芯旋转的旋转轴；可旋转地支承旋转轴的轴承；在旋转轴设置的冷却风扇；和收纳定子铁芯和转子铁芯的外壳，冷却风扇由主板、以在主板中与外壳相对的面沿转子铁芯的径向延伸的方式设置的叶片、和与叶片连接并以沿着主板行进的方式设置的侧板构成，在外壳，在将侧板向外壳投影的区域内设置有进气口，主板与侧板形成的角度

以大于0度、使得主板与侧板的间隔随着向内径侧去而远离的方式形成。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及旋转电机，特别涉及与电动机相关的旋转电机。

背景技术

作为公开旋转电机的冷却结构技术文献，例如有日本特开2001-95204号公报(专利文献1)和国际公开WO2015/118660号公报(专利文献2)。在专利文献1中，记载有“由托架堵塞收纳有设置在定子的内侧的转子和设置在转子的旋转轴的风扇的定子框的轴向的两侧，将冷却风的进气口设置在托架，将冷却风的第一排气口设置在托架或定子框，将冷却风的第二排气口设置在托架或定子框，并且在托架或定子框的内周以与风扇的外径侧相对的方式形成圆环形的突出部，在该突出部与托架之间配置有第一排气口的开口部。”(参照摘要)。此外，在专利文献2中记载有“主电动机包括定子、转子芯、铁芯压板、冷却风扇、转子、框架、托架和轴承部，冷却风扇由分隔全封闭主电动机的内部与外部的主板、在冷却风扇的托架侧朝向转子的旋转方向设置的多个叶片和在叶片的托架侧设置的导向部件构成，在托架，在将导向部件向托架投影而形成的区域内设置有吸气口，导向部件以使得从吸气口吸入的空气被导向转子轴的方式形成。”(参照摘要)。

先行技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-95204号公报

专利文献2：国际公开WO2015/118660号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1中记载的开放型电动机能够不使用过滤器地分离尘埃，但既然是从风扇侧摄入冷却风的结构，就存在噪声变大的趋势。

噪声能够通过减小风扇叶片外径来降低，但是摄入冷却风的性能会下降，噪声的降低存在热制约。热制约能够通过加大体量的方法和使用低损耗材料的方法解决，但是由于电动机存在尺寸和成本的制约，所以存在难以采用这些方法的情况。

此外，专利文献2中记载的全密闭形主电动机不是将从风扇摄入的冷却风直接送入旋转电机(定子及转子)的结构，不能将降低噪声并且分离尘埃了的冷却风导入旋转电机的定子和转子。

因此，本发明的目的在于，提供降低从风扇侧摄入冷却风时的噪声并且高效地对旋转电机内进行冷却的旋转电机。

用于解决问题的方式

为了解决上述问题，本发明的旋转电机例如包括：定子；在定子的定子铁芯的内周侧配置的具有转子铁芯的转子；使转子铁芯旋转的旋转轴；可旋转地支承旋转轴的轴承；在旋转轴设置的冷却风扇；和装入定子铁芯和转子铁芯的外壳，冷却风扇由主板、以在主板中与外壳相对的面沿转子铁芯的径向延伸的方式设置的叶片、和与叶片连接并以沿着主板行进的方式设置的侧板构成，在外壳，在将侧板向外壳投影的区域内设置有进气口，主板与侧板形成的角度

以大于0度、使得主板与侧板的间隔随着向内径侧去而远离的方式形成。

发明的效果

本发明能够提供降低从风扇侧摄入冷却风时的噪声并且高效地对旋转电机内进行冷却的旋转电机。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的旋转电机(电动机)的截面图。

图2是图1中记载的冷却风扇10的外观立体图。

图3是图1中记载的冷却风扇10的外观侧面图。

图4是从右手方向看图1中记载的旋转电机时的右侧面的外观图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的实施例。

图1是本发明的一个实施例的电动机的截面图。

电动机包括由定子铁芯2和定子绕组4构成的定子、由转子铁芯3和转子绕组5构成的转子、以及将定子和转子装入(收纳)的外壳1。定子铁芯2固定在外壳1。在定子铁芯2的内周部，在周向上按规定的间隔形成多个在轴向上连续的插槽，在各个插槽中收纳有定子绕组4。转子铁芯3在定子铁芯2的内周侧隔着空隙呈与定子铁芯2同心圆状设置。在转子铁芯3的外周部，在周向上按规定的间隔形成多个在轴向上连续的插槽，在各个插槽中收纳有转子绕组5。在转子铁芯3的中心轴线上设置有旋转轴6，旋转轴6支承转子铁芯3。旋转轴6由在外壳1的两端部设置的轴承装置8、9可旋转地支承。

外壳1的一侧(是冷却风的进气侧，在本图中为朝向铁芯的右侧)设置有作为闭塞部件的环形的边托架7，在其内周侧固定支承有轴承装置9。边托架7是在外壳1的端部与轴承装置9的外周侧之间向反铁芯侧突出的形状的部件。由外壳1和边托架7形成装入定子和转子的空间。在这个意义上边托架7还能够看作构成装入定子和转子的外壳(广义)的部件的一部分。换言之，外壳(广义)由外壳主体(外壳1(狭义))和边托架7构成。

在旋转轴6中，位于在转子铁芯3设置的区域与由轴承装置9支承的区域之间的区域，设置有冷却风扇10。冷却风扇10由圆板状的主板10a、板状的叶片10b、无底研钵状的侧板10c形成。

此处，还使用图2来说明冷却风扇10的结构。图2是图1中记载的冷却风扇10的外观立体图。

冷却风扇10由主板10a、多个叶片10b和侧板10c形成。入口(入口截面)10e由主板10a、多个叶片10b和侧板10c形成有多个。

主板10a以将由存储定子和转子的外壳形成的空间划分为设置有转子和定子的第一区域、和隔着冷却风扇10与第一区域相反侧的第二区域的方式被配置在旋转轴6。而且，主板10a的沿着旋转轴的长度方向的截面形状以靠近外壳1的内壁的方式倾斜，主板10a的外周缘部以沿着边托架7的内周面部行进的方式相对于旋转轴大致垂直地形成。

叶片10b在主板10a与侧板10c之间形成多个，由多个叶片10b、主板10a和侧板10c形成流路。

多个叶片10b以从主板10a的中心呈放射状向径向延伸的方式设置。相邻的叶片10b彼此的内径侧端部的宽度小于外径侧端部的宽度。

侧板10c和叶片10b的与主板10a相反侧的另一端连接地设置，在与形成于构成外壳(广义)的边托架7的进气口11相对的位置形成。换言之，在构成外壳(广义)的边托架7，在将侧板10c向边托架7投影的区域内形成有进气口11。在本实施例中，如后述的图4所示那样以旋转轴6为中心呈环形形成有多个进气口11。

图3是图1中记载的冷却风扇10的外观截面图。省略与图1和图2相同的结构的说明。与入口10e一样，出口10d由主板10a、多个叶片10b和侧板10c形成有多个。在本实施例中，成为能够通过减小入口10e与出口10d的截面积差而减小压力损失来维持摄入冷却风的性能的结构。具体而言，主板10a与侧板10c形成的角度

以大于0度、所述主板10a与所述侧板10c的间隔随着向内径侧去而远离的方式形成。根据本结构，成为够通过减小入口10e与出口10d的截面积差而减小压力损失来维持摄入冷却风的性能的结构。

接着，对在外壳1内流动的冷却风的流路进行说明。冷却风的流路用箭头在图1上记载。首先，从进气口11摄入的冷却风沿侧板10c向旋转轴6的轴向摄入。接着，被导入由叶片10b、主板10a和侧板10c形成的流路，流向后述的尘埃排出口12的方向。这样，通过向首先冷却风扇的叶片10b引导从进气口11摄入的冷却风，能够降低噪声。

进一步，由图1至图3的记载可知，冷却风扇的叶片10b的径向端部在与侧板10c的径向端部相比的内径侧形成。根据本结构，成为能够维持噪声降低效果不变地实现流路的整流化的结构。另外，在图1和图2中，成为记载冷却风扇的叶片10b的径向端部的两端部在与侧板10c的径向端部相比的内径侧形成的方式，不过只要冷却风扇的叶片10b的至少一个径向端部在与侧板10c的径向端部相比的内径侧形成就能够获得效果。

接着，使用图1说明从冷却风分离尘埃的结构。在冷却风扇的主板10a的外径侧，在边托架7设置有尘埃分离板15，该尘埃分离板15是分离成含有尘埃冷却风与不含尘埃的冷却风，使得含有分离后的尘埃冷却风不流入设备内的分离机构。此处，外径侧是指以逐渐向外打开的方式形成的风扇的外形的周向端部侧。尘埃分离板15是具有比冷却风扇的主板10a的外径大的内径的环形的圆板，以在由外壳1和边托架7形成的空间形成突部的方式成型，以引导被导入尘埃排出口12的冷却风的方式延伸。另外，尘埃分离板15也可以与边托架7一体形成。

接着，使用图1记载的箭头说明利用尘埃分离板15分离尘埃时的冷却风的气流。当伴随旋转轴6的旋转而冷却风扇10旋转时，在叶片10b的内径侧与进气口11之间的空间吸引力施加作用，从进气口11吸入作为冷却风的外部空气。

在被尘埃分离板15分离出的一种冷却风中含有尘埃，在边托架7的外周侧内面在周向上流动，到达在边托架7形成的尘埃排出口12而排出至设备外。此时，尘埃分离板15成为挡壁，含有尘埃冷却风不流入设备内。

分离出的另一种冷却风不含尘埃，通过尘埃分离板15的内径侧与冷却风扇的主板10a的外径侧之间的间隙被推向铁芯侧。被推动的冷却风冷却定子铁芯2和转子铁芯3的一个端部，冷却在定子铁芯2与转子铁芯3之间的空隙和转子铁芯3设置有多个的、在轴向上连续的通风管14并且流向排气侧。到达排气侧的冷却风冷却定子铁芯2和转子铁芯3的另一个端部，从排气口13向设备外排出。

如上所述，根据上述本发明的一个实施例，利用尘埃分离板15将被冷却风扇10推动的冷却风分离成2个冷却风、即含有尘埃冷却风和不含尘埃的冷却风，含有尘埃冷却风从尘埃排出口12排出至设备外，不含尘埃的冷却风经尘埃分离板15的内径侧与冷却风扇的主板10a的内径侧之间的空隙被推动至设备内，因此能够利用不含尘埃的冷却风将设备内冷却，能够抑制设备内的尘埃进入和长时间的运行导致的尘埃堆积。因此，不需要定期的分解清扫，能够延长再次维护的间隔。此外，能够比现有技术更简单地构成用于尘埃除去的机构，实现潜在故障的降低，实现可靠性的提高。

此外，因为令冷却风扇的主板10a的外径侧与尘埃分离板15的内径侧之间的空隙的通风截面积比尘埃排出口12的通风截面积大，所以能够使经该空隙被推动至设备内的冷却风多且使风速慢，能够使从尘埃排出口12排出的冷却风的风量少且使风速快。因此，能够将含有尘埃冷却风从风速快的尘埃排出口12可靠地排出，并且能够利用大量的冷却风将设备内冷却，能够提高上述效果。

图4是从右手方向看图1中记载的旋转设备时的右侧面的外观图。

在本实施例中，令叶片10b的个数与进气口11的个数为相互除不尽(不具有1以外的公约数)的数的组合。根据本结构，能够降低在叶片10b与进气口11之间的空间产生的噪声的声级。例如在令进气口11的个数为12，叶片的个数为15和17时，在12与15的组合中，公约数除1以外还有3，因此在一周360°中在3个120°处、叶片与进气口的位置(相位)完全相同，将噪声相互加强的噪声声级变高。另一方面，在12与17的组合中，公约数除1以外就不存在，因此在一周360°中叶片与进气口的位置(相位)完全不同，不会将噪声相互加强，因此能够降低噪声声级。

此外，令叶片的个数为Nb，进气口的个数为Ns，叶片的个数与进气口的个数的公约数为M，转速为rpm时，产生的噪声的频率f为

f＝Nb×rpm×M/60(Hz)

或，

f＝Ns×rpm×M/60(Hz)

在12与15的组合中，有1、3的公约数，因此产生具有12倍、15倍、36倍、45倍的频率的噪声。另一方面，在12与17的组合中，有1的公约数，因此产生具有12倍、17倍的频率的噪声。此处，在某个部分构成管，该管的长度为L的情况下，该管的谐振的波长为4L、4L/2、4L/3、4L/4、……，在噪声的产生频率多的12与15的组合中容易产生谐振，容易提高噪声的声级。但是，在噪声的产生频率少的12与17的组合中能够减少谐振，能够降低噪声的声级。因此，能够进一步提高上述效果。

附图标记的说明

1 外壳

2 定子铁芯

3 转子铁芯

4 定子绕组

5 转子绕组

6 旋转轴

7 边托架

8、9 轴承装置

10 冷却风扇

10a 主板

10b 叶片

10c 侧板

10d 出口(出口截面)

10e 入口(入口截面)

11 进气口

12 尘埃排出口

13 排气口

14 通风管

15 尘埃分离板。

Claims (7)

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：

定子；

在所述定子的定子铁芯的内周侧配置的具有转子铁芯的转子；

使所述转子铁芯旋转的旋转轴；

可旋转地支承所述旋转轴的轴承；

在所述旋转轴设置的冷却风扇；和

收纳所述定子铁芯和所述转子铁芯的外壳，

所述冷却风扇由主板、以在所述主板中与所述外壳相对的面沿所述转子铁芯的径向延伸的方式设置的叶片、和与所述叶片连接并以沿着所述主板行进的方式设置的侧板构成，

在所述外壳，在将所述侧板向所述外壳投影的区域内设置有进气口，

所述主板与所述侧板形成的角度

以大于0度、使得所述主板与所述侧板的间隔随着向内径侧去而远离的方式形成。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于：

所述叶片的径向端部在与所述侧板的径向端部相比的内径侧设置。

3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于：

相邻的所述叶片彼此的内径侧端部的宽度比外径侧端部的宽度小。

4.如权利要求1～3中的任一项所述的旋转电机，其特征在于：

由所述冷却风扇从所述进气口导入的冷却风向设置有转子铁芯的一侧导入，并且向在所述外壳的外周面部设置的排出口导入。

5.如权利要求4所述的旋转电机，其特征在于：

包括尘埃分离板，所述尘埃分离板以在由外壳形成的空间形成突部的方式而成型，

所述突部以引导向所述排出口导入的冷却风的方式从所述外壳内面向所述空间延伸。

6.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于：

由所述主板的外径侧和所述尘埃分离板的内径侧形成的空隙的通风截面积比所述排出口的通风截面积大。

7.如权利要求1～6中的任一项所述的旋转电机，其特征在于：

所述叶片的个数与由所述主板、所述侧板和所述叶片形成的流路的个数为相互除不尽的数的组合。

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