JP2013034332A - Rotary electric machine - Google Patents
Rotary electric machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013034332A JP2013034332A JP2011169734A JP2011169734A JP2013034332A JP 2013034332 A JP2013034332 A JP 2013034332A JP 2011169734 A JP2011169734 A JP 2011169734A JP 2011169734 A JP2011169734 A JP 2011169734A JP 2013034332 A JP2013034332 A JP 2013034332A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- stator coil
- coil end
- cooling air
- electrical machine
- rotating electrical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Abstract
Description
本発明は回転電機の通風構造に係り、特に、回転子の回転軸両端の軸流ファンにより冷却風を駆動する通風方式に好適な回転電機に関する。 The present invention relates to a ventilation structure of a rotating electrical machine, and more particularly to a rotating electrical machine suitable for a ventilation system in which cooling air is driven by axial fans at both ends of a rotating shaft of a rotor.
一般に、発電機などの回転電機では、回転子と固定子それぞれのコイルや鉄芯を冷却する必要があり、そのための冷却構造が設けられている。こうした回転電機における冷却構造の代表的な1つとして、回転子のシャフトに軸流ファンを取り付け、冷却風を駆動する方式がある。 Generally, in a rotating electrical machine such as a generator, it is necessary to cool the coils and iron cores of the rotor and the stator, and a cooling structure for this purpose is provided. As a typical cooling structure in such a rotating electric machine, there is a system in which an axial fan is attached to a rotor shaft to drive cooling air.
一例として、図5にタービン発電機の構成の概略を示す。図5の回転電機1は、回転子2と固定子3を備えている。回転子2のシャフト4両端には軸流ファン5が設けられている。軸流ファン5からの冷却風は、回転子2の内部へ向かう流れ6a、エアギャップ7へ向かう流れ6b、固定子コイルエンド8へ向かう流れ6cに分流する。回転子2の内部へ向かう流れ6aは回転子を冷却後、エアギャップ7へ向かう流れ6bと合流して固定子を冷却し、固定子フレーム9内に流入する。固定子コイルエンド8へ向かう流れ6cは固定子コイルエンド8を冷却後、固定子フレーム9内に流入して他の冷却風と合流する。固定子フレーム9外周から流出した冷却風は冷却器10により除熱され、ケーシング11と案内板12とで形成される通風路13を通り、軸流ファン5へと戻る。 As an example, FIG. 5 shows a schematic configuration of a turbine generator. The rotating electrical machine 1 in FIG. 5 includes a rotor 2 and a stator 3. An axial fan 5 is provided at both ends of the shaft 4 of the rotor 2. The cooling air from the axial fan 5 is divided into a flow 6 a toward the inside of the rotor 2, a flow 6 b toward the air gap 7, and a flow 6 c toward the stator coil end 8. The flow 6 a toward the inside of the rotor 2 cools the rotor, and then merges with the flow 6 b toward the air gap 7 to cool the stator and flows into the stator frame 9. The flow 6c toward the stator coil end 8 cools the stator coil end 8 and then flows into the stator frame 9 to merge with other cooling air. The cooling air flowing out from the outer periphery of the stator frame 9 is removed by the cooler 10, passes through the ventilation path 13 formed by the casing 11 and the guide plate 12, and returns to the axial fan 5.
一般に、軸流ファンを出た流れ6a、6bと6cとの風量配分は、固定子コイルエンド8の発熱量から必要となる冷却風量が確保できるよう、流れ6cの通風路の通風抵抗を設計している。しかし固定子コイルエンド8は複雑な形状をしており、均一に冷却することが困難なため、局所的にコイル温度が高くなる可能性があった。これを防ぐためには流れ6cの通風量を大きくしてマージンをとる必要があった。 In general, the air flow distribution of the flows 6a, 6b, and 6c exiting the axial fan is designed so that the air flow resistance of the flow passage of the flow 6c can be ensured from the amount of heat generated from the stator coil end 8. ing. However, since the stator coil end 8 has a complicated shape and is difficult to cool uniformly, the coil temperature may locally increase. In order to prevent this, it was necessary to increase the air flow rate of the flow 6c to obtain a margin.
必要以上に流れ6cの通風量を増加させることなく、固定子コイルエンドの冷却を強化する方法としては、例えば特許文献1や特許文献2の実施例に記載のように、案内板12を通常より軸方向内側に設置し、固定子コイルエンドの外端部が通風路へ一部突出させる方法が開示されている。この方法によれば、固定子コイルエンドの外端部が冷却器から出た低温の冷却風の全風量で冷却されるため、固定子コイルエンドの温度を下げることができる。 As a method for enhancing the cooling of the stator coil end without increasing the air flow rate of the flow 6c more than necessary, for example, as described in Examples of Patent Document 1 and Patent Document 2, the guide plate 12 is used more than usual. A method is disclosed in which the outer end of the stator coil end is partly projected into the ventilation path by being installed inside in the axial direction. According to this method, the outer end portion of the stator coil end is cooled by the total amount of low-temperature cooling air that has come out of the cooler, so that the temperature of the stator coil end can be lowered.
上記従来技術では、固定子コイルエンドの一部を冷却器からの冷却風で直接冷却させることにより、コイルエンドの冷却を強化している。しかし、固定子コイルエンドの残りの部分は、依然として軸流ファンを出た冷却風を分流させた流れ6cで冷却しているため、均一に冷却することができず、局部的にコイル温度が高くなるという問題があった。 In the above-described prior art, cooling of the coil end is enhanced by directly cooling a part of the stator coil end with cooling air from the cooler. However, since the remaining portion of the stator coil end is still cooled by the flow 6c obtained by diverting the cooling air from the axial fan, it cannot be uniformly cooled and the coil temperature is locally high. There was a problem of becoming.
すなわち、本発明が解決しようとする課題は、冷却風量の無駄なマージンを必要とせずに、固定子コイルエンドの冷却を強化した回転電機を提供することである。 That is, the problem to be solved by the present invention is to provide a rotating electrical machine in which cooling of the stator coil end is enhanced without requiring a useless margin of the cooling air volume.
本発明の回転電機は、上記目的を達成するために、固定子コイルエンドの軸方向内側から外側へと、冷却器からの冷却風を導く手段を設けた。 In order to achieve the above object, the rotating electrical machine of the present invention is provided with means for guiding cooling air from the cooler from the axially inner side to the outer side of the stator coil end.
即ち、固定子と、前記固定子の内側にエアギャップを介して配置される回転子とを備え、前記固定子の内周側には、その周方向に所定の間隔を置いて複数配設されたコイルスロットと、前記コイルスロットの中に設けられる固定子コイルを有し、前記固定子コイルは、前記回転子の回転軸方向に概略沿って突出したエンド部を形成し、前記回転子のシャフト両端に軸流ファンが設置されている回転電機において、固定子コイルエンド部の軸方向内側から外側へと、エアクーラからの冷却風を導く手段を有することを特徴とする。 In other words, a stator and a rotor disposed inside the stator via an air gap are provided, and a plurality of stators are disposed on the inner peripheral side of the stator at predetermined intervals in the circumferential direction. A coil coil and a stator coil provided in the coil slot, the stator coil forming an end portion that protrudes substantially along the rotation axis direction of the rotor, and the rotor shaft A rotating electrical machine in which axial fans are installed at both ends includes means for guiding cooling air from an air cooler from the axially inner side to the outer side of a stator coil end portion.
本発明によれば、冷却器を通過する全風量によって固定子コイルエンドを冷却するので、固定子コイルエンド全体の冷却を強化できる。また固定子コイルエンドへ分流する冷却風の風量配分を調整する必要がないため、通風構造の設計が簡単になる。 According to the present invention, since the stator coil end is cooled by the total air volume passing through the cooler, the cooling of the entire stator coil end can be enhanced. In addition, since it is not necessary to adjust the air volume distribution of the cooling air diverted to the stator coil end, the design of the ventilation structure is simplified.
以下、実施例を図面を用いて説明する。 Hereinafter, examples will be described with reference to the drawings.
本発明による回転電機の第1の実施例を、図1に基づいて説明する。第1の実施例の概略構成は、固定子コイルエンドの通風構造以外は上述した従来例と略同じであり、ここでの説明は省略する。 A first embodiment of a rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG. The schematic configuration of the first embodiment is substantially the same as the conventional example described above except for the stator coil end ventilation structure, and the description thereof is omitted here.
本実施例では、固定子コイルエンドの軸方向内側から外側へと、冷却器からの冷却風を導く手段は、二種類の案内板により構成されている。まず、第1の案内板14は、冷却器10からケーシング11上部に流出した冷却風を、固定子コイルエンドの軸方向内側へと導く。次に固定子コイルエンド8の内径側に近接して設置した第2の案内板15に導かれ、冷却風は固定子コイルエンドに沿って軸方向外側へと流れる。このとき、固定子コイルエンドは冷却器を通過した全風量により冷却される。固定子コイルエンド8を通過した冷却風は、ケーシング11に沿って内径側に向きを変え、軸流ファン5の入口へと向かう。実施例では、ファン入口へ向かう冷却風が滑らかに向きを変えるよう、第2の案内板15の軸方向外側端部をベルマウス形状としている。これにより、通風損失を小さく抑えることができる。第2の案内板15は、固定子コイルエンドを冷却した流れを軸流ファン5の入口へと導く役割も果たしている。第2の案内板15が無いと、固定子コイルエンドを冷却した冷却風は軸流ファンの出口側へと向かうので、通風構造が成立しない。 In this embodiment, the means for guiding the cooling air from the cooler from the inner side to the outer side in the axial direction of the stator coil end is constituted by two kinds of guide plates. First, the first guide plate 14 guides the cooling air that has flowed out of the cooler 10 to the upper portion of the casing 11 to the inside of the stator coil end in the axial direction. Next, the air is guided to the second guide plate 15 installed close to the inner diameter side of the stator coil end 8, and the cooling air flows axially outward along the stator coil end. At this time, the stator coil end is cooled by the total air volume that has passed through the cooler. The cooling air that has passed through the stator coil end 8 changes its direction toward the inner diameter side along the casing 11 and heads toward the inlet of the axial fan 5. In the embodiment, the axially outer end of the second guide plate 15 has a bell mouth shape so that the cooling air toward the fan inlet smoothly changes direction. Thereby, ventilation loss can be suppressed small. The second guide plate 15 also plays a role of guiding the flow of cooling the stator coil end to the inlet of the axial fan 5. Without the second guide plate 15, the cooling air that has cooled the stator coil end is directed to the outlet side of the axial fan, so that the ventilation structure is not established.
軸流ファン5を出た冷却風は、回転子内部へ向かう流れ6aと、エアギャップ7へ流入する流れ6bの二つに分流する。従来は固定子コイルエンドへの流れを含め三つに分流するのに対し二つに減っており、分流の風量配分を決める通風構造の設計が単純となる。 The cooling air that has exited the axial fan 5 is divided into two flows, a flow 6 a that goes into the rotor and a flow 6 b that flows into the air gap 7. Conventionally, the flow is divided into three, including the flow to the stator coil end, but it is reduced to two, which simplifies the design of the ventilation structure that determines the distribution of the divided flow.
本発明による回転電機の第2の実施の形態を図2に示す。本実施例では、第2の案内板15の形状を固定子コイルエンドの上コイル8a内径側に沿わせ、軸方向外側の方が拡大する概略円錐台形状としている。このような構成とすれば、軸流ファンの外径を大きくすることができ、より大きな風量が必要な場合に適用できる。 FIG. 2 shows a second embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention. In the present embodiment, the second guide plate 15 has a substantially truncated cone shape that extends along the inner diameter side of the upper coil 8a of the stator coil end and expands outward in the axial direction. With such a configuration, the outer diameter of the axial fan can be increased, which can be applied when a larger air volume is required.
以上の本実施例によれば、固定子コイルエンドが冷却器を通過する全風量で冷却されるため、固定子コイルエンドの冷却を強化できる。また、固定子コイルエンドを通過した冷却風は、その下流で回転子と固定子を冷却するので、固定子コイルエンドを冷却する風量が大きくても無駄なマージンとはならない。 According to the present embodiment described above, the stator coil end is cooled by the total air volume that passes through the cooler, so that the cooling of the stator coil end can be enhanced. Further, since the cooling air that has passed through the stator coil end cools the rotor and the stator downstream thereof, there is no useless margin even if the amount of air that cools the stator coil end is large.
本発明による回転電機の第3の実施の形態を図3に基づいて説明する。
本実施例では、第2の案内板15は、固定子コイルエンドの上コイル8aと底コイル8bとの間に設置している。このような構成によれば、第2の案内板15が固定子コイルエンド8の内部の領域に限定されるので、冷却風の通風領域を占有することがなく、通風路を広く確保することができる。また、固定子コイルエンド8と第2の案内板15を一体構造とすることで、強度を向上することができる。
A third embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the second guide plate 15 is installed between the upper coil 8a and the bottom coil 8b of the stator coil end. According to such a configuration, since the second guide plate 15 is limited to the area inside the stator coil end 8, it is possible to ensure a wide ventilation path without occupying the ventilation area of the cooling air. it can. Further, the strength can be improved by integrating the stator coil end 8 and the second guide plate 15 into an integral structure.
本実施例の場合には、固定子コイルエンドの底コイル8bは軸方向外向きの冷却風により冷却されるが、上コイル8aは、軸流ファン5を出た後の軸方向内向きの流れにより冷却される。しかし、従来例で必要となる固定子コイルエンドを冷却するための冷却風の分流(図5の6c)が必要ないという特徴は、実施例1と同じである。 In the case of the present embodiment, the bottom coil 8b at the stator coil end is cooled by cooling air that is outward in the axial direction, but the upper coil 8a flows inward in the axial direction after exiting the axial fan 5. It is cooled by. However, the feature that the shunt flow of cooling air (6c in FIG. 5) required for cooling the stator coil end required in the conventional example is not necessary is the same as that in the first embodiment.
さらに本実施例では、固定子コイルエンドの軸方向外側端部に取り付けた絶縁キャップ16の形状を、軸流ファン5の外径位置と所定の間隔で近接するよう、内径側に延長している。また、絶縁キャップ16の軸方向外側から内径側へかけての形状をベルマウス形状とすることにより、軸流ファン5へ流入する冷却風の乱れを少なくして、通風損失を低減することができる。 Furthermore, in this embodiment, the shape of the insulating cap 16 attached to the axially outer end of the stator coil end is extended to the inner diameter side so as to be close to the outer diameter position of the axial flow fan 5 at a predetermined interval. . Further, by making the shape of the insulating cap 16 from the outer side in the axial direction to the inner diameter side a bell mouth shape, the disturbance of the cooling air flowing into the axial fan 5 can be reduced and the ventilation loss can be reduced. .
本発明による回転電機の第4の実施の形態を図4に基づいて説明する。
本実施例では、軸流ファン入口側のベルマウスと兼用した絶縁キャップ16は、固定子コイルエンドの上コイル8aと底コイル8bとの間に設置した第2の案内板15と組み合わせて用いているが、実施例1で説明したような固定子コイルエンド内径側に設置する第2の案内板と組み合わせることも当然可能であり、本実施例は組み合わせを限定するものではない。また後者の組み合わせでは、固定子コイルエンドに絶縁キャップを有する回転電機において、絶縁キャップを軸流ファン入口側のベルマウスと兼用することで、第2の案内板の形状を簡素化することもできる。
A fourth embodiment of the rotating electrical machine according to the present invention will be described with reference to FIG.
In the present embodiment, the insulating cap 16 also serving as the bell mouth on the inlet side of the axial fan is used in combination with the second guide plate 15 installed between the upper coil 8a and the bottom coil 8b of the stator coil end. However, it is naturally possible to combine with the second guide plate installed on the inner side of the stator coil end as described in the first embodiment, and this embodiment does not limit the combination. In the latter combination, in the rotating electrical machine having the insulating cap at the stator coil end, the shape of the second guide plate can be simplified by using the insulating cap also as the bell mouth on the axial flow fan inlet side. .
このような組み合わせの例を図4に示す。本実施例では、絶縁キャップ16に軸流ファン入口のベルマウスを兼用させることにより、第2の案内板15の形状をフランジ付きの単純円筒形状に簡略化したものである。 An example of such a combination is shown in FIG. In the present embodiment, the shape of the second guide plate 15 is simplified to a simple cylindrical shape with a flange by using the insulating cap 16 also as a bell mouth at the inlet of the axial flow fan.
1 回転電機
2 回転子
3 固定子
4 シャフト
5 軸流ファン
6 軸流ファンからの冷却風の流れを示す矢印
7 エアギャップ
8 固定子コイルエンド
9 固定子フレーム
10 冷却器
11 ケーシング
12 案内板
13 ケーシング11と案内板12で形成される通風路
14 第1の案内板
15 第2の案内板
16 絶縁キャップ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating electric machine 2 Rotor 3 Stator 4 Shaft 5 Axial fan 6 Arrow which shows the flow of the cooling air from an axial fan 7 Air gap 8 Stator coil end 9 Stator frame 10 Cooler 11 Casing 12 Guide plate 13 Casing 11 and a guide plate 12 for a ventilation path 14 First guide plate 15 Second guide plate 16 Insulation cap
Claims (6)
前記固定子コイルエンドの軸方向内側から外側へと、前記冷却機からの冷却風を導く手段を有することを特徴とする回転電機。 A coil including a stator and a rotor disposed inside the stator via an air gap, and a plurality of coils arranged at predetermined intervals in the circumferential direction on the inner circumferential side of the stator And a stator coil provided in the coil slot, the stator coil forming a stator coil end protruding along a rotation axis direction of the rotor, and both ends of the rotor shaft In the rotating electrical machine equipped with an axial fan and equipped with a cooler that removes the cooling air circulating inside,
A rotating electrical machine comprising means for guiding cooling air from the cooler from the axially inner side to the outer side of the stator coil end.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011169734A JP2013034332A (en) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Rotary electric machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011169734A JP2013034332A (en) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Rotary electric machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013034332A true JP2013034332A (en) | 2013-02-14 |
Family
ID=47789743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011169734A Withdrawn JP2013034332A (en) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Rotary electric machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013034332A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5881921B1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-03-09 | 三菱電機株式会社 | Rotating electric machine |
KR20160116390A (en) * | 2015-03-30 | 2016-10-10 | 한양대학교 산학협력단 | Electric motor with winding wire temperature decrease function |
JPWO2015008390A1 (en) * | 2013-07-19 | 2017-03-02 | 株式会社東芝 | Liquid-cooled electric motor |
JP2018042338A (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 株式会社日立製作所 | Rotary electric machine |
CN107925312A (en) * | 2015-09-30 | 2018-04-17 | 西门子公司 | Motor with variable cooling system |
-
2011
- 2011-08-03 JP JP2011169734A patent/JP2013034332A/en not_active Withdrawn
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPWO2015008390A1 (en) * | 2013-07-19 | 2017-03-02 | 株式会社東芝 | Liquid-cooled electric motor |
KR20160116390A (en) * | 2015-03-30 | 2016-10-10 | 한양대학교 산학협력단 | Electric motor with winding wire temperature decrease function |
KR101692334B1 (en) * | 2015-03-30 | 2017-01-04 | 한양대학교 산학협력단 | Electric motor with winding wire temperature decrease function |
JP5881921B1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-03-09 | 三菱電機株式会社 | Rotating electric machine |
WO2016181477A1 (en) * | 2015-05-12 | 2016-11-17 | 三菱電機株式会社 | Rotary electrical machine |
CN106464084A (en) * | 2015-05-12 | 2017-02-22 | 三菱电机株式会社 | Rotary electrical machine |
CN107925312A (en) * | 2015-09-30 | 2018-04-17 | 西门子公司 | Motor with variable cooling system |
CN107925312B (en) * | 2015-09-30 | 2020-01-07 | 西门子公司 | Electric machine with variable cooling system |
US10826352B2 (en) | 2015-09-30 | 2020-11-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Electric machine with variable cooling system |
JP2018042338A (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 株式会社日立製作所 | Rotary electric machine |
WO2018047515A1 (en) * | 2016-09-06 | 2018-03-15 | 株式会社日立製作所 | Dynamo-electric machine |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8648505B2 (en) | Electrical machine with multiple cooling flows and cooling method | |
US10418882B2 (en) | Traction motor with cooling fan for improved cooling flow | |
JP2008172968A (en) | Forced cooling rotary electric machine | |
CN103636103A (en) | Rotating electrical machine | |
JP6526647B2 (en) | Electric rotating machine | |
CN104638814A (en) | Rotation device | |
JP2010263779A (en) | Baffle for cooling generator coil | |
JP2013034332A (en) | Rotary electric machine | |
JP2014155314A (en) | Rotary electric machine | |
JP4897587B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP5748620B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP5955437B1 (en) | Rotating electric machine | |
JP5918656B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP7106260B2 (en) | Radial counterflow jet cooling system | |
EP3070816B1 (en) | Method and assembly for cooling an electric machine | |
JP2016100953A (en) | Rotary electric machine | |
JP5385210B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP6686295B2 (en) | Rotating electric machine | |
JP2006074866A (en) | Dynamo-electric machine | |
JP6054323B2 (en) | Fully closed rotating electrical machine | |
JP5491816B2 (en) | Rotating electric machine | |
KR101758989B1 (en) | rotor assembly for generator | |
JP7263107B2 (en) | Rotor of rotary electric machine | |
JP5931809B2 (en) | Rotating electrical machine | |
RU2285321C2 (en) | Air-cooling system for encapsulated horizontal-shaft water-wheel generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20140415 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20140513 |
|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141007 |