JP2000078781A - Stator core for electric machine - Google Patents

Stator core for electric machine

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JP2000078781A
JP2000078781A JP10247370A JP24737098A JP2000078781A JP 2000078781 A JP2000078781 A JP 2000078781A JP 10247370 A JP10247370 A JP 10247370A JP 24737098 A JP24737098 A JP 24737098A JP 2000078781 A JP2000078781 A JP 2000078781A
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JP
Japan
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refrigerant gas
stator core
duct
electric machine
core
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JP10247370A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Fujisawa
智之 藤澤
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a stator core for an electric machine whose cooling effect by a refrigerant gas has been improved. SOLUTION: A stator core 1 uses ventilating ducts formed by using mainly duct pieces 2 which are formed by arranging duct piece segments 3 in a zigzag manner compared with a conventional art. The duct piece segments 3 made of a thin steel plate material is formed into a strip of a flat plate having the same width with an interval (d), and fixed to iron cores 42 arranged in such a way as to face the ventilating ducts by welding. As a result, the duct piece segments 3 have the longitudinal dimension almost equivalent to the one obtained by dividing into three the linear distance (L) from the inlet part up to outlet part of a refrigerant gas in the ventilating ducts.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、通風冷却用の通
風ダクトを備えた電気機械の固定子鉄心に係わり、冷媒
ガスによる冷却効果の向上を図った改良されたその構造
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a stator core of an electric machine having a ventilation duct for ventilation cooling, and more particularly to an improved structure for improving a cooling effect by a refrigerant gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】電気機械には回転電気機械とリニア形電
気機械とが有り、回転電気機械には、円筒形回転子を持
つもの,凸極形回転子を持つものなどが広く知られてい
るが、円筒形回転子を持つ大容量機であるタービン発電
機に代表させて、従来例の電気機械の固定子鉄心の説明
を行うことにする。そうして、まずは、円筒形回転子を
持つ一般例の回転電気機械の冷却に関する構造を主体と
して、その構成の概要について図4を用いて説明する。
ここで図4は、一般例の回転電気機械の主要部を模式化
して示す縦断面図である。
2. Description of the Related Art There are two types of electric machines: rotary electric machines and linear electric machines. Among the rotary electric machines, those having a cylindrical rotor and those having a salient pole type rotor are widely known. However, a stator core of a conventional electric machine will be described as a typical example of a turbine generator which is a large-capacity machine having a cylindrical rotor. First, an outline of a structure mainly related to cooling of a general rotating electric machine having a cylindrical rotor will be described with reference to FIG.
Here, FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing a main part of a rotary electric machine of a general example.

【0003】図4において、9は、円筒形回転子8と、
固定子7と、ケーシング6と、軸流ファン69,69
と、図示しない冷却装置とを備えた一般例の2極の回転
電気機械である。円筒形回転子8の外周面と固定子7の
内周面と間には空隙部91が介在されている。円筒形回
転子8は、回転軸部81と、回転軸部81と一体に構成
されると共に,回転軸部81と同心の円形の外径を持つ
回転子鉄心部82と、2極機に対応した1対の回転子巻
線5,5と、保持体83,83とを備え、ケーシング6
および図示しない軸受部を介して回転自在に支持されて
いる。
In FIG. 4, reference numeral 9 denotes a cylindrical rotor 8;
Stator 7, casing 6, axial fans 69, 69
And a cooling device (not shown). A gap 91 is interposed between the outer peripheral surface of the cylindrical rotor 8 and the inner peripheral surface of the stator 7. The cylindrical rotor 8 has a rotating shaft portion 81, a rotor core portion 82 integrally formed with the rotating shaft portion 81, and having a circular outer diameter concentric with the rotating shaft portion 81, and corresponding to a two-pole machine. A pair of rotor windings 5 and 5 and holders 83 and 83
And is rotatably supported via a bearing (not shown).

【0004】回転電気機械9では、各回転子巻線5は、
平角状の断面形状を持つ導体である平角銅線を巻回して
形成された鞍形コイルの複数個を用いて構成されてい
る。それぞれの鞍形コイルは、回転子鉄心部82の外周
の円周方向に沿わせて形成されている図示しない複数の
コイルスロットに、互いに同心状となる配置関係で装填
されている。回転子巻線5の各鞍形コイルのコイルスロ
ットに収納されている部位には、回転軸部81の軸長方
向に分布して多数の通気孔88が形成されている。上述
の構造を持つ1対の回転子巻線5,5は、回転軸部81
の中心軸線(図4に1点鎖線で示す)X−Xに関して互
いに線対称の関係となる基本構成とされている。回転子
巻線5のコイルスロット内に収納されないことで回転子
鉄心部82の両端部から突き出される状態に配置される
部位である端部89,89は、円筒状をした保持体83
によってその外周側が保持され、円筒形回転子8が回転
することで発生される強大な遠心力によって変形しない
よう保持されている。
In the rotating electric machine 9, each rotor winding 5 is
It is configured by using a plurality of saddle-shaped coils formed by winding a rectangular copper wire, which is a conductor having a rectangular cross section. Each saddle-shaped coil is loaded in a plurality of coil slots (not shown) formed along the circumferential direction of the outer periphery of the rotor core portion 82 in a concentric arrangement relationship with each other. A large number of ventilation holes 88 are formed in a portion of the rotor winding 5 housed in the coil slot of each saddle-shaped coil and distributed in the axial direction of the rotating shaft portion 81. The pair of rotor windings 5, 5 having the above-described structure is
Are basically symmetrical with respect to a central axis XX (shown by a dashed line in FIG. 4). The ends 89, 89, which are parts that are arranged so as to protrude from both ends of the rotor core portion 82 because they are not housed in the coil slots of the rotor winding 5, have cylindrical holders 83.
The outer peripheral side of the cylindrical rotor 8 is held, and is held so as not to be deformed by a strong centrifugal force generated when the cylindrical rotor 8 rotates.

【0005】それぞれの軸流ファン69は、円筒形回転
子8,固定子7を冷却する冷媒ガス(例えば、空気や水
素ガス)99を回転電気機械9内に循環させるために設
けられ、この事例の場合には、図示のように回転子巻線
5の両端部89の回転軸部81の軸長方向に関する外側
の位置のそれぞれに配設されている。固定子7は、周知
のように、多数の薄板材製の鉄心板を積層して形成され
て回転軸部81と同心の円形の内径を持つ固定子鉄心7
1と、固定子鉄心71に形成されている図示しない複数
のコイルスロットに装填された固定子巻線72とを備え
る。固定子鉄心71の鉄心板の積層方向には、冷媒ガス
99を通流させるための通風ダクト73の複数個が形成
されている。
Each axial fan 69 is provided to circulate a coolant gas (for example, air or hydrogen gas) 99 for cooling the cylindrical rotor 8 and the stator 7 in the rotating electric machine 9. In the case of, as shown in the figure, the rotor winding 5 is disposed at each of the outer positions in the axial length direction of the rotating shaft portion 81 at both ends 89 of the rotor winding 5. As is well known, the stator 7 is formed by laminating a large number of thin-plated iron core plates, and has a circular inner diameter concentric with the rotating shaft portion 81.
1 and a stator winding 72 mounted in a plurality of coil slots (not shown) formed in the stator core 71. A plurality of ventilation ducts 73 for passing the refrigerant gas 99 are formed in the stacking direction of the core plates of the stator core 71.

【0006】次に、ケーシング6が持つ冷媒ガス99の
通流路について説明する。回転電気機械9では、ケーシ
ング6は、固定子鉄心71の外周面に外接させて合計4
枚の仕切板61,62が固定子鉄心71の鉄心板の積層
方向に間隔を隔てて図示のように配設されている。端部
側の仕切板61と内側の仕切板62とを接続するように
して複数の円筒状の連絡ダクト63が配置されている。
仕切板61と仕切板62とによって区切られたそれぞれ
の空間は排気ダクト64,64であり、両側を仕切板6
2で区切られた空間は中央給気ダクト65である。ま
た、ケーシング6の両端部には、それぞれの軸流ファン
69に対応させて吸気ダクト66,66が備えられてい
る。冷却装置は、円筒形回転子8,固定子7を冷却する
ことで高温となった冷媒ガス99から熱を除去する周知
の冷却器を備えている。
Next, the flow path of the refrigerant gas 99 of the casing 6 will be described. In the rotating electric machine 9, the casing 6 is circumscribed to the outer peripheral surface of the stator core 71 so that a total of 4
The partition plates 61 and 62 are arranged as shown in the drawing at an interval in the stacking direction of the core plates of the stator core 71. A plurality of cylindrical communication ducts 63 are arranged to connect the end-side partition plate 61 and the inner partition plate 62.
Respective spaces separated by the partition plate 61 and the partition plate 62 are exhaust ducts 64, 64, and the partition plates 6 on both sides.
The space delimited by 2 is a central air supply duct 65. At both ends of the casing 6, intake ducts 66, 66 are provided corresponding to the respective axial fans 69. The cooling device includes a well-known cooler that removes heat from the refrigerant gas 99 that has become high temperature by cooling the cylindrical rotor 8 and the stator 7.

【0007】一般例の回転電気機械9は上述のごとくに
構成されているので、それぞれの軸流ファン69で加圧
されたそれぞれの冷媒ガス99の流れは、まず、保持体
83が配置されている付近で大きく3つに分岐される。
すなわち、それぞれの保持体83の外周部を経て両端部
から空隙部91に直接流入する冷媒ガス流99Aと、固
定子巻線72の両端部のそれぞれを冷却した後に連絡ダ
クト63を経て中央給気ダクト65に流入する冷媒ガス
流99Bと、それぞれの回転軸部81の外周面と保持体
83との間の空間のそれぞれから円筒形回転子8に流入
する冷媒ガス流99Cとである。
[0007] Since the rotary electric machine 9 of the general example is configured as described above, the flow of each refrigerant gas 99 pressurized by each axial fan 69 firstly causes the holder 83 to be disposed. There are three major branches near where you are.
That is, the refrigerant gas flow 99A flowing directly from both ends to the gap 91 through the outer peripheral portion of each holding member 83, and the central air supply via the communication duct 63 after cooling each of both ends of the stator winding 72. A refrigerant gas flow 99B flowing into the duct 65 and a refrigerant gas flow 99C flowing into the cylindrical rotor 8 from each of the spaces between the outer peripheral surface of each of the rotating shaft portions 81 and the holder 83.

【0008】冷媒ガス流99Cは、回転子巻線5の端部
89を冷却しつつ回転子鉄心部82の端部に到り、冷媒
ガス流99Cの内の多くの部分はこの端部からコイルス
ロット部に流入し、回転子巻線5および回転子鉄心部8
2を冷却した後、通気孔88から空隙部91に順次流入
する。冷媒ガス流99Bは、中央給気ダクト65に連通
されている通風ダクト73中を通流し、固定子鉄心71
および固定子巻線72を冷却しつつ固定子鉄心71の積
厚方向の中央部から空隙部91に流入する。このように
して、空隙部91で合流されたそれぞれの冷媒ガス99
は、排気ダクト64,64に連通している通風ダクト7
3中を通流し、固定子鉄心71および固定子巻線72を
冷却しつつ排気ダクト64,64に到る。
[0008] The refrigerant gas flow 99C reaches the end of the rotor core 82 while cooling the end 89 of the rotor winding 5, and most of the refrigerant gas flow 99C is coiled from this end. After flowing into the slot, the rotor winding 5 and the rotor core 8
After the cooling of the cooling water 2, the gas flows into the gap 91 sequentially from the ventilation holes 88. The refrigerant gas flow 99B flows through the ventilation duct 73 communicating with the central air supply duct 65, and the stator core 71
Further, the cooling air flows into the gap 91 from the central portion in the thickness direction of the stator core 71 while cooling the stator winding 72. In this way, each of the refrigerant gases 99 merged in the gap 91
Is a ventilation duct 7 communicating with the exhaust ducts 64, 64.
3 and reaches the exhaust ducts 64 while cooling the stator core 71 and the stator winding 72.

【0009】排気ダクト64,64に到達した冷媒ガス
99は、円筒形回転子8,固定子7を冷却したので比較
的に高温になっているが、この高温の冷媒ガス99は、
図示しない排気風胴(前記冷却装置が備える)を経て冷
却器に流入して除熱される。冷却器で除熱されて再び低
温に戻った冷媒ガス99は、図示しない吸気風胴(前記
冷却装置が備える)を経て軸流ファン69に流入され
る。すなわち一般例の回転電気機械9は、冷却装置が備
える冷却器を介して冷媒ガス99を循環させることで、
比較的に安定な運転温度状態を得ることができており、
コイルスロットに装填された部位を除く固定子巻線72
および固定子鉄心71は、通風ダクト73中を通流する
冷媒ガス99により冷却されている。
The refrigerant gas 99 that has reached the exhaust ducts 64 has a relatively high temperature because it has cooled the cylindrical rotor 8 and the stator 7.
The heat flows into a cooler via an exhaust wind tunnel (not shown) (provided by the cooling device) to remove heat. The refrigerant gas 99 whose heat has been removed by the cooler and has returned to a low temperature again flows into the axial fan 69 via an intake wind tunnel (not shown) (provided by the cooling device). That is, the rotating electric machine 9 of the general example circulates the refrigerant gas 99 through a cooler provided in the cooling device,
A relatively stable operating temperature state has been obtained,
Stator winding 72 excluding the portion loaded in the coil slot
The stator core 71 is cooled by the refrigerant gas 99 flowing through the ventilation duct 73.

【0010】次に、従来例の電気機械の固定子鉄心を図
5,図6を用いて説明する。なお、図5,図6を用いて
行う説明では、図4に示した一般例の回転電気機械9と
同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。こ
こで、図5は、図4におけるQ部に対応した部位におけ
る従来例の電気機械の固定子鉄心を示す部分断面図であ
り、図6は、図5に示した固定子鉄心の要部の図5おけ
るJ−J矢視図である。
Next, a stator core of a conventional electric machine will be described with reference to FIGS. In the description given with reference to FIGS. 5 and 6, the same parts as those of the rotary electric machine 9 of the general example shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Here, FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a stator core of a conventional electric machine at a portion corresponding to a portion Q in FIG. 4, and FIG. 6 is a view showing a main part of the stator core shown in FIG. FIG. 6 is a view taken along the arrow JJ in FIG. 5.

【0011】図5,図6において、71Aは、複数の鉄
心ブロック41と、複数の通風ダクト73と、円筒状の
鉄心支持梁45と、鉄心押圧部46、46と、複数の鉄
心締付部49とを備えた従来例の固定子鉄心である。固
定子鉄心71Aに用いられている鉄心板42は、この事
例の場合には、大容量のタービン発電機用であるために
大形になる固定子鉄心71Aに対応し、その素材の利用
度を向上させるために、周知の扇形鉄心板とされて形成
されている。すなわち、鉄心板42は、けい素鋼板など
の磁性薄板材を素材に用い、プレス法を用いて加工する
ことで、図6に示した扇形状に形成されている。
5 and 6, reference numeral 71A denotes a plurality of core blocks 41, a plurality of ventilation ducts 73, a cylindrical core support beam 45, core pressing portions 46, 46, and a plurality of core fastening portions. 49 of the prior art. In this case, the core plate 42 used for the stator core 71A corresponds to the stator core 71A which is large because it is used for a large-capacity turbine generator, and the utilization of the material is reduced. In order to improve it, it is formed as a well-known fan-shaped iron core plate. That is, the iron core plate 42 is formed into a fan shape as shown in FIG. 6 by using a magnetic thin plate material such as a silicon steel plate as a material and processing it by a press method.

【0012】この鉄心板42は、固定子巻線(例えば、
固定子巻線72)を構成している図示しない固定子用コ
イルを装填するためのコイルスロット43と、コイルス
ロット43に両側を挟まれることで形成される部位であ
る歯部44とが交互に、しかも図示のように等ピッチで
形成されている。これ等のコイルスロット43と歯部4
4とは、空隙部(例えば、空隙部91)側である固定子
鉄心71Aの内周面7a側に形成されている。なお、4
21は、後記する締付用スタッド491を装填するため
に、鉄心板42に形成された貫通孔である。鉄心ブロッ
ク41は、前記鉄心板42を円環状に配置しつつ積層す
ることで形成され、鉄心板42の積層方向の鉄心ブロッ
ク41の相互間などに、通風ダクト73が形成されてい
る。
The iron core plate 42 has a stator winding (for example,
A coil slot 43 for mounting a stator coil (not shown) constituting the stator winding 72) and a tooth portion 44 which is a portion formed by sandwiching both sides of the coil slot 43 alternately. Further, they are formed at an equal pitch as shown in the figure. These coil slots 43 and teeth 4
Numeral 4 is formed on the inner peripheral surface 7a side of the stator core 71A, which is the gap (for example, the gap 91). In addition, 4
Reference numeral 21 denotes a through hole formed in the iron core plate 42 for mounting a fastening stud 491 described later. The iron core blocks 41 are formed by stacking the iron core plates 42 while arranging them in an annular shape. A ventilation duct 73 is formed between the iron core blocks 41 in the stacking direction of the iron core plates 42.

【0013】固定子鉄心71Aでは、通風ダクト73の
鉄心板積層方向に関する間隔dを保持するために、ダク
トピース4が用いられている。このダクトピース4は、
鉄製薄板材を用いて、間隔dと同一の幅寸法を持つ細長
い平板状に形成され、通風ダクト73に面して配設され
る鉄心板42に溶接法などによって固着されている。こ
のダクトピース4は、長さ方向を冷媒ガス99の流れ方
向に沿わせて配置されると共に、コイルスロット43の
配列方向(内周面7aに関する円周方向)に沿わせて配
列されている(図6参照)。鉄心押圧部46は、鉄材な
どの磁性金属材で作製された円環状のプレスリング47
と、非磁性金属の板材で作製されて,プレスリング47
の鉄心ブロック41側の側面に溶接法などによって固着
された複数のフィンガ48とを有している。また、鉄心
締付部49は、締付用スタッド491と、締付用スタッ
ド491の両端部のそれぞれに装着されるナット492
などを有している。
In the stator core 71A, the duct piece 4 is used in order to maintain the interval d of the ventilation duct 73 in the core plate laminating direction. This duct piece 4
It is formed in a slender flat plate shape having the same width dimension as the interval d using an iron thin plate material, and is fixed to the iron core plate 42 provided facing the ventilation duct 73 by a welding method or the like. The duct pieces 4 are arranged with their lengths along the flow direction of the refrigerant gas 99 and are arranged along the arrangement direction of the coil slots 43 (circumferential direction with respect to the inner peripheral surface 7a) ( See FIG. 6). The core pressing portion 46 is an annular press ring 47 made of a magnetic metal material such as an iron material.
And a press ring 47 made of a non-magnetic metal plate.
And a plurality of fingers 48 fixed to the side surface on the side of the iron core block 41 by a welding method or the like. Further, the iron core fastening portion 49 includes a fastening stud 491 and nuts 492 attached to both ends of the fastening stud 491.
And so on.

【0014】そうして、固定子鉄心71Aは、鉄心支持
梁45の内周側に鉄心板(ダクトピース4が固着されて
いるものも含めて)42を円環状に配置しつつ順次積層
し、通風ダクト73が介在された複数の鉄心ブロック4
1を形成する。通風ダクト73が介在されたこれ等の鉄
心ブロック41は、両端の鉄心ブロック41の外側面か
ら鉄心押圧部46を介して、鉄心締付部49によって鉄
心板42の積層方向に高い面圧によって締付けられる。
なお、鉄心支持梁45には、冷媒ガス99を貫通させて
通流させるために、図示しない貫通孔が形成されてい
る。なおまた、この事例の場合には、鉄心板42の積層
方向の両端部分に配設される鉄心ブロック41は、図5
に示したように、固定子鉄心71Aの鉄心板42の積層
方向の端末部に近い部位ほど、固定子鉄心71Aの内径
が徐々にしかも順次に増大されて形成されて、周知の段
落し部が形成されている。
The stator core 71A is sequentially laminated with the core plates (including the one to which the duct piece 4 is fixed) 42 arranged in an annular shape on the inner peripheral side of the core support beam 45. Plurality of iron core blocks 4 with ventilation duct 73 interposed
Form one. These iron core blocks 41 with the ventilation duct 73 interposed therebetween are tightened from the outer surfaces of the iron core blocks 41 at both ends via the iron core pressing portions 46 by the iron core tightening portions 49 by a high surface pressure in the laminating direction of the iron core plates 42. Can be
In addition, a through hole (not shown) is formed in the iron core support beam 45 to allow the coolant gas 99 to penetrate and flow. In this case, the iron core blocks 41 disposed at both ends of the iron core plate 42 in the stacking direction are the same as those shown in FIG.
As shown in the figure, the inner diameter of the stator core 71A is gradually and gradually increased toward a portion closer to the end portion of the stator core 71A in the stacking direction of the core plates 42, so that a well-known paragraph portion is formed. Is formed.

【0015】従来例の固定子鉄心71Aは前記のごとく
構成されているので、固定子鉄心71Aで発生する損失
熱と、コイルスロット43に装填されている部位の固定
子巻線で発生する損失熱の大部分とは、鉄心ブロック4
1内を鉄心板42の積層方向に伝導し、通風ダクト73
に面する鉄心ブロック41の端面から、強制対流によっ
て冷媒ガス99に伝達され、固定子鉄心71Aから除去
される。これにより、固定子巻線および固定子鉄心71
Aは、比較的に安定な運転温度状態を得ることができて
いる。
Since the stator core 71A of the conventional example is configured as described above, the heat loss generated in the stator core 71A and the heat loss generated in the stator winding in the portion loaded in the coil slot 43 are described. Most of the iron core block 4
1 in the direction in which the iron core plates 42 are stacked,
Is transmitted to the refrigerant gas 99 by forced convection from the end face of the iron core block 41 facing the, and is removed from the stator iron core 71A. Thereby, the stator winding and the stator core 71
A can obtain a relatively stable operating temperature state.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る固定子鉄心71Aを用いた電気機械では、比較的に安
定な運転温度状態を得ることができているが、高出力の
電気機械を得ようとしたり、同一出力において小型な電
気機械を得ようとすると、次記する問題点が浮上してく
る。すなわち、発明者らが検討したところでは、鉄心ブ
ロック41の端面から冷媒ガス99に放熱するに際して
の強制対流熱伝達の、冷媒ガス99の通流方向に沿う方
向の局部熱伝達係数の値は、冷媒ガス99の下流側とな
るほど低下している(後記する図3に点線で示したグラ
フを参照)。これは、冷媒ガス99の下流側となるほ
ど、鉄心ブロック41の端面に接して形成される冷媒ガ
ス99の周知の温度境界層の厚さが増大することに起因
している。この温度境界層の厚い層が形成されて、鉄心
ブロック41の端面から冷媒ガス99に熱伝達する際の
平均熱伝達係数値が抑制されるので、電気機械のより高
出力化や一層の小型化に制限を受ける。
In the above-described electric machine using the stator core 71A according to the prior art, a relatively stable operating temperature state can be obtained, but a high-power electric machine will be obtained. Or when trying to obtain a small electric machine with the same output, the following problems emerge. That is, according to the study by the inventors, the value of the local heat transfer coefficient in the direction along the flow direction of the refrigerant gas 99 of the forced convection heat transfer when radiating heat from the end face of the iron core block 41 to the refrigerant gas 99 is: It decreases as it goes downstream of the refrigerant gas 99 (see a graph shown by a dotted line in FIG. 3 described later). This is because the thickness of the known temperature boundary layer of the refrigerant gas 99 formed in contact with the end face of the iron core block 41 increases toward the downstream side of the refrigerant gas 99. This thick layer of the temperature boundary layer is formed, and the average heat transfer coefficient value when transferring heat from the end face of the iron core block 41 to the refrigerant gas 99 is suppressed, so that the electric machine has higher output and further downsizing. Subject to restrictions.

【0017】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、冷媒ガスによる冷
却効果の向上を図った電気機械の固定子鉄心を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the related art, and has as its object to provide a stator core of an electric machine in which a cooling effect by a refrigerant gas is improved.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 1)固定子用コイルを装填する複数のコイルスロットが
形成された薄板材製の鉄心板の多数枚が積層されると共
に,鉄心板の積層方向に冷媒ガスを通流させる通風ダク
トを備え、通風ダクトはコイルスロットの配列方向に沿
わせて配列された複数のダクトピースにより鉄心板積層
方向の間隔を保持された電気機械の固定子鉄心におい
て、ダクトピースは、細長い平板状であり長さ方向を冷
媒ガスの流れに沿わせて配置されると共に、通風ダクト
の冷媒ガス入口部から冷媒ガス出口部までの直線距離を
複数に分割する長さ方向寸法を持つダクトピース片の複
数により形成され、これ等のダクトピース片は、冷媒ガ
スの流れに対して千鳥状に配置される構成とすること、
により達成される。
According to the present invention, there are provided the following objects: 1) A plurality of thin iron core plates having a plurality of coil slots formed therein for mounting stator coils are laminated, and an iron core is provided. Equipped with a ventilation duct that allows refrigerant gas to flow in the stacking direction of the plates, and the ventilation duct is fixed to an electric machine in which the intervals in the core plate stacking direction are maintained by a plurality of duct pieces arranged along the coil slot arrangement direction In the iron core, the duct piece is elongated and flat and arranged along the flow of the refrigerant gas in the length direction, and divides the linear distance from the refrigerant gas inlet to the refrigerant gas outlet of the ventilation duct into a plurality. Formed by a plurality of duct piece pieces having a length dimension to make, these duct piece pieces are arranged in a staggered manner with respect to the flow of the refrigerant gas,
Is achieved by

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において
は、図4に示した一般例の回転電気機械、および、図
5,図6に示した従来例の固定子鉄心と同一部分には同
じ符号を付し、その説明を省略する。図1は、この発明
の実施の形態の一例による電気機械の固定子鉄心の要部
の後記する図2におけるK−K矢視図であり、図2は、
図4におけるQ部に対応した部位におけるこの発明の実
施の形態の一例による電気機械の固定子鉄心を示す部分
断面図である。また、図3は、この発明による固定子鉄
心の冷媒ガス通流方向に沿う局部熱伝達係数値の変化を
従来例の場合と比較して説明する説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, the same parts as those of the rotary electric machine of the general example shown in FIG. 4 and the stator core of the conventional example shown in FIGS. Omitted. FIG. 1 is a view taken along the line KK in FIG. 2 of a main part of a stator core of an electric machine according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 5 is a partial cross-sectional view showing a stator core of an electric machine according to an example of an embodiment of the present invention at a portion corresponding to a portion Q in FIG. 4. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a change in a local heat transfer coefficient value of the stator core according to the present invention along the refrigerant gas flow direction in comparison with a conventional example.

【0020】図1,図2において、1は、図5,図6に
示した従来例による固定子鉄心71Aに対して、通風ダ
クト73に替えて通風ダクト11を用いるようにした、
この発明による固定子鉄心である。そうして通風ダクト
11は、主としてダクトピース2を用いて形成してい
る。固定子鉄心1の鉄心板積層方向に対する通風ダクト
11の形成位置と、通風ダクト11の鉄心板積層方向に
関する間隔dの値とは、従来例による固定子鉄心71A
の場合と同一である。固定子鉄心1で用いるダクトピー
ス2は、この発明の特長として、複数のダクトピース片
3を図示のように千鳥状に配置して形成される。
In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 designates a configuration in which a ventilation duct 11 is used in place of the ventilation duct 73 with respect to the conventional stator core 71A shown in FIGS.
3 is a stator core according to the present invention. Thus, the ventilation duct 11 is formed mainly using the duct piece 2. The formation position of the ventilation duct 11 with respect to the core plate lamination direction of the stator core 1 and the value of the interval d of the ventilation duct 11 with respect to the core plate lamination direction are the same as the conventional stator core 71A.
Is the same as As a feature of the present invention, the duct piece 2 used in the stator core 1 is formed by arranging a plurality of duct piece pieces 3 in a staggered manner as shown in the figure.

【0021】このダクトピース片3は、従来例によるダ
クトピース4と同様に、鉄製薄板材を用いて、間隔dと
同一の幅寸法を持つ細長い平板状に形成され、通風ダク
ト11に面して配設される鉄心板42に溶接法などによ
って固着されている。ダクトピース片3のダクトピース
4に対する相異点は、ダクトピース片3は、通風ダクト
11の冷媒ガス99の入口部(鉄心ブロック41の内周
面7aに合致)から冷媒ガス99の出口部(鉄心ブロッ
ク41の外周面1aに合致)までの直線距離Lを複数に
分割(固定子鉄心1の場合には、3分割)して得た寸法
にほぼ相当する長さ方向寸法を持つことである。なお、
固定子鉄心1の場合には、コイルスロット43の背面の
部位では、コイルスロット43に装填される固定子コイ
ルによって冷媒ガス99の通流が阻害されることなどを
考慮し、従来例によるダクトピース4を適用している。
The duct piece 3 is formed into a thin and long flat plate having the same width dimension as the interval d by using an iron thin plate material, like the duct piece 4 according to the conventional example, and faces the ventilation duct 11. It is fixed to the iron core plate 42 provided by a welding method or the like. The difference between the duct piece 3 and the duct piece 4 is that the duct piece 3 extends from the inlet of the refrigerant gas 99 of the ventilation duct 11 (coinciding with the inner peripheral surface 7a of the iron core block 41) to the outlet of the refrigerant gas 99 ( The linear distance L up to the outer peripheral surface 1a of the core block 41 is divided into a plurality of parts (in the case of the stator core 1, divided into three parts). . In addition,
In the case of the stator core 1, in consideration of the fact that the flow of the refrigerant gas 99 is obstructed by the stator coil loaded in the coil slot 43 at the portion behind the coil slot 43, the conventional duct piece is used. 4 is applied.

【0022】図1,図2に示すこの発明の実施の形態の
一例による電気機械の固定子鉄心1では前述の構成とし
たので、通風ダクト11のダクトピース2が配置された
部位を通流する冷媒ガス99は、千鳥状に配置された2
段目以降のダクトピース片3の先端部(図1にA,Bで
示す)に衝突することで流れに乱れが生じる。冷媒ガス
99に生じるこの乱れにより、鉄心ブロック41の端面
に接して形成されている冷媒ガス99の温度境界層の一
部が、ダクトピース片3の先端部(A部,B部)付近で
剥離される。
The stator core 1 of the electric machine according to the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 has the above-described structure, and therefore flows through the portion of the ventilation duct 11 where the duct piece 2 is arranged. The refrigerant gas 99 is arranged in a staggered pattern.
The flow is disturbed by colliding with the distal end portions (shown by A and B in FIG. 1) of the duct piece 3 after the step. Due to the turbulence generated in the refrigerant gas 99, a part of the temperature boundary layer of the refrigerant gas 99 formed in contact with the end face of the iron core block 41 is separated near the distal ends (A and B) of the duct piece 3. Is done.

【0023】冷媒ガス99の温度境界層の一部が剥離さ
れれば、その部位の温度境界層の層厚が薄くなるので、
周知のように局部熱伝達係数値が増大される。そうし
て、冷媒ガス99が先端部A部に衝突することでいった
ん増大した局部熱伝達係数値は、冷媒ガス99の下流側
となるにしたがって低下していく。やがて冷媒ガス99
が先端部B部に衝突して,再度,局部熱伝達係数値は増
大されるが、冷媒ガス99の下流側となるにしたがって
再び低下していく(図3を参照)。
If a part of the temperature boundary layer of the refrigerant gas 99 is peeled off, the thickness of the temperature boundary layer at that portion becomes thinner.
As is well known, the local heat transfer coefficient value is increased. Then, the local heat transfer coefficient value once increased by the collision of the refrigerant gas 99 with the front end portion A decreases as it goes downstream of the refrigerant gas 99. Eventually refrigerant gas 99
Collides with the front end portion B, and the local heat transfer coefficient value increases again, but decreases again as it goes downstream of the refrigerant gas 99 (see FIG. 3).

【0024】発明者らは、鉄心ブロック41の端面から
冷媒ガス99に放熱する強制対流熱伝達に関しての、冷
媒ガス99の通流方向に沿う方向の局部熱伝達係数値の
変化を、この発明による固定子鉄心1の場合と、従来例
による固定子鉄心4の場合とについて検討した。その結
果を定性的に説明するグラフを、図3に示す。図3で
は、横軸に通風ダクト11を通流する冷媒ガス99の通
流位置をとり、縦軸に鉄心ブロック41の端面から冷媒
ガス99に放熱する際の局部熱伝達係数の値をとってお
り、固定子鉄心1の場合を実線のグラフで、固定子鉄心
4の場合を点線のグラフで示している。すなわち、図3
を参照して述べれば、鉄心ブロック41の端面から冷媒
ガス99に放熱する際の平均熱伝達係数値は、固定子鉄
心1の場合では、従来例の場合よりも増大されて冷媒ガ
ス99による冷却効果が向上される。
According to the present invention, the inventors of the present invention consider the change in the local heat transfer coefficient value in the direction along the flow direction of the refrigerant gas 99 with respect to the forced convection heat transfer radiating heat from the end face of the iron core block 41 to the refrigerant gas 99. The case of the stator core 1 and the case of the stator core 4 according to the conventional example were studied. FIG. 3 shows a graph for qualitatively explaining the results. In FIG. 3, the horizontal axis indicates the flow position of the refrigerant gas 99 flowing through the ventilation duct 11, and the vertical axis indicates the value of the local heat transfer coefficient when heat is released from the end face of the iron core block 41 to the refrigerant gas 99. The case of the stator core 1 is indicated by a solid line graph, and the case of the stator core 4 is indicated by a dotted line graph. That is, FIG.
In the case of the stator core 1, the average heat transfer coefficient when the heat is radiated from the end face of the iron core block 41 to the refrigerant gas 99 is increased as compared with the conventional example, and the cooling by the refrigerant gas 99 is performed. The effect is improved.

【0025】この結果、固定子鉄心1を用いた回転電気
機械では、同一体格では高出力化されるし、また、同一
出力においては体格を小型化できる。そうしてこのこと
は、冷媒ガス入口部から冷媒ガス出口部までの直線距離
Lを複数に分割した長さを持つダクトピース片を用いて
ダクトピースを形成することで得られるので、製造原価
はほとんど増加しない。また、上記構成は、回転電気機
械ばかりでなく、例えば、リニア機にも適用できる。
As a result, in a rotating electric machine using the stator core 1, a high output can be obtained with the same physical size, and the physical size can be reduced with the same output. Then, this can be obtained by forming a duct piece using a duct piece piece having a length obtained by dividing the linear distance L from the refrigerant gas inlet portion to the refrigerant gas outlet portion into a plurality of pieces. Hardly increases. Further, the above configuration can be applied not only to a rotary electric machine but also to, for example, a linear machine.

【0026】[0026]

【発明の効果】この発明による電気機械の固定子鉄心に
おいては、前記課題を解決するための手段の項で述べた
構成とすることにより、冷媒ガスによる固定子鉄心の冷
却効果が向上されるので、この固定子鉄心を用いた電気
機械では、同一体格で高出力化が可能であるし、また、
同一出力においては体格の小型化が可能である、との効
果がある。
In the stator core of the electric machine according to the present invention, the cooling effect of the stator core by the refrigerant gas is improved by adopting the configuration described in the section of the means for solving the above problems. However, in an electric machine using the stator core, high output can be achieved with the same size, and
There is an effect that the physique can be reduced in size with the same output.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施の形態の一例による電気機械の
固定子鉄心の要部の後記する図2におけるK−K矢視図
FIG. 1 is a sectional view taken along a line KK in FIG. 2 of a main part of a stator core of an electric machine according to an embodiment of the present invention.

【図2】図4におけるQ部に対応した部位におけるこの
発明の実施の形態の一例による電気機械の固定子鉄心を
示す部分断面図
2 is a partial cross-sectional view showing a stator core of an electric machine according to an example of an embodiment of the present invention at a portion corresponding to a portion Q in FIG. 4;

【図3】この発明による固定子鉄心の冷媒ガス通流方向
に沿う局部熱伝達係数値の変化を従来例の場合と比較し
て説明する説明図
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a change of a local heat transfer coefficient value along a refrigerant gas flow direction of a stator core according to the present invention in comparison with a conventional example.

【図4】一般例の回転電気機械の主要部を模式化して示
す縦断面図
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing a main part of a rotary electric machine of a general example.

【図5】図4におけるQ部に対応した部位における従来
例の電気機械の固定子鉄心を示す部分断面図
5 is a partial cross-sectional view showing a stator core of a conventional electric machine at a portion corresponding to a portion Q in FIG. 4;

【図6】図5に示した固定子鉄心の要部の図5おけるJ
−J矢視図
6 is a view J of FIG. 5 showing a main part of the stator core shown in FIG. 5;
-J arrow view

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固定子鉄心 2 ダクトピース 3 ダクトピース片 42 鉄心板 99 冷媒ガス DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator core 2 Duct piece 3 Duct piece piece 42 Iron plate 99 Refrigerant gas

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】固定子用コイルを装填する複数のコイルス
ロットが形成された薄板材製の鉄心板の多数枚が積層さ
れると共に,鉄心板の積層方向に冷媒ガスを通流させる
通風ダクトを備え、通風ダクトはコイルスロットの配列
方向に沿わせて配列された複数のダクトピースにより鉄
心板積層方向の間隔を保持された電気機械の固定子鉄心
において、 ダクトピースは、細長い平板状であり長さ方向を冷媒ガ
スの流れに沿わせて配置されると共に、通風ダクトの冷
媒ガス入口部から冷媒ガス出口部までの直線距離を複数
に分割する長さ方向寸法を持つダクトピース片の複数に
より形成され、これ等のダクトピース片は、冷媒ガスの
流れに対して千鳥状に配置されることを特徴とする電気
機械の固定子鉄心。
A plurality of thin iron core plates having a plurality of coil slots formed therein for mounting stator coils are laminated, and a ventilation duct for flowing a refrigerant gas in the lamination direction of the iron core plates is provided. In the stator core of the electric machine, the ventilation duct is provided with a plurality of duct pieces arranged along the coil slot arranging direction and the interval in the core plate laminating direction is maintained. Is formed along the flow of the refrigerant gas, and is formed by a plurality of duct piece pieces having a lengthwise dimension that divides a linear distance from the refrigerant gas inlet to the refrigerant gas outlet of the ventilation duct into a plurality. The duct pieces are arranged in a zigzag pattern with respect to the flow of the refrigerant gas.
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