JP2014057467A

JP2014057467A - 回転電機

Info

Publication number: JP2014057467A
Application number: JP2012201721A
Authority: JP
Inventors: Akihide Mashita; 明秀真下; Masahiro Hoshi; 昌博星
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: JP5939394B2

Abstract

【課題】固定子鉄心の分割コアを固定子枠にボルト締結した組立構造を採用しつつ、その固定子枠の外周面に布設した別部品の冷却フィンを巧みに利用して前記締結ボルトの防水性確保が図れるように改良した固定子組立構造を備えた回転電機を提供する。
【解決手段】固定子鉄心１の分割コア６を固定子枠２の内周に配列して固定するとともに、固定子枠２の外周面に冷却フィン３を布設した風冷式の回転電機で、前記固定子枠２の外周側から締結ボルト４を螺合して固定子鉄心を固定子枠に固定したものにおいて、取付基板３ａに複数枚のフィン３ｂを起立形成して一体化した構造体で前記冷却フィン３の単位ブロックを構成し、該冷却フィン３の単位ブロックを固定子枠２の外周面に布設するに際して、前記締結ボルト４を外方から覆うように冷却フィン３の取付基板３ａを固定子枠２の周面に重ねて合わせて締結ボルト５ないし溶接接合にて固着する。
【選択図】図１

Description

本発明は、風力発電機などに適用する大形の回転電機に関し、詳しくは固定子組立構造に係わる。

低速で大トルクの回転電機、例えば直接駆動方式の風力発電機などは、多極化により高効率、小形化を志向することが一般的である。その結果、固定子は軸方向に短く径方向に大きくなる。

大径化した固定子の製作を容易にするために、固定子鉄心を複数個に分割して固定子枠に収納した組立構造の固定子が一般に採用されており、その具体例として固定子鉄心の分割コアを固定子枠（フレーム）の内周に沿って配列し、各分割コアを個々に締結ボルトを介して固定子枠に固定した組立構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、直接駆動方式の風力発電機などにおいては、一般に風冷方式を採用して前記固定子枠の外周面上に冷却フィンを布設し、外部の自然風を前記冷却フィンに通風して冷却する場合が多い。冷却フィンの一般的な構造例として固定子枠の外周面に多数条の冷却フィンを溶接接合する（例えば、特許文献２参照）、あるいは鋳鉄の鋳物で作られた固定子枠の周面に冷却フィンを一体に鋳造した構造（例えば、特許文献３参照）などが知られている。

特開２０１１−１２０３５０号公報特開２０００−７８７９７号公報特開２００１−２８８５８号公報

ところで、前記した従来の回転電機の固定子組立構造では次記のような課題がある。すなわち固定子鉄心の分割コアを固定子枠の内周にボルト締結した組立構造（特許文献１参照）では、固定子枠に穿孔したボルト貫通穴を通して締結ボルトを固定子枠の外周側から分割コアに螺合しているために、風雨に曝される屋外設置の環境では雨水が固定子枠のボルト貫通穴を伝わって内部の固定子鉄心に浸入するおそれがあり、何らかの防水対策が必須である。また、固定子枠の外周面に布設する冷却フィンについても、風力発電機などの大形な回転電機に特許文献２，３に開示されている構造を採用しようとすると、製作工数が多くなって製作コストが嵩む問題がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的は、特許文献１に開示されている分割コアの締結ボルトによる組立構造を採用しつつ、その固定子枠の外周面に布設した別部品の冷却フィンを巧みに利用して前記締結ボルトに対する高い防水性の確保が図れるように改良した固定子組立構造を備えた回転電機を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、電磁鋼板の積層体になる固定子鉄心を固定子枠の内周に固定するとともに、該固定子枠の外周面に冷却フィンを布設した風冷式の回転電機であって、前記固定子枠の外周側から締結ボルトを螺合して固定子鉄心を固定子枠に固定したものにおいて、
平行に並ぶ複数枚のフィンを取付基板上に起立形成して一体化した構造体で前記冷却フィンの単位ブロックを構成し、該冷却フィンの単位ブロックを固定子枠の外周面に布設するに際して、前記締結ボルトを外方から覆うように単位ブロックの取付基板を固定子枠の周面に重ねて合わせて固着し（請求項１）、具体的には次記のような態様で構成する。
（１）前記固定子鉄心は周方向に配列した分割コアの集合体になり、かつ各分割コアが個々に締結ボルトを介して固定子枠に固定されている（請求項２）。
（２）前記冷却フィンの単位ブロックには、その取付基板の背面に前記締結ボルトのボルト頭が没入するくぼみ穴を形成する（請求項３）。
（３）前記冷却フィンの単位ブロックを、締結ボルトもしくは溶接接合により固定子枠の外周面上に固着する（請求項４）。
（４）前記固定子枠の周面と冷却フィン単位ブロックの取付基板との間に高伝熱性樹脂もしくは高伝熱性樹脂シートを介装する（請求項５）。

上記構成によれば、固定子枠の内周側に固定子鉄心をボルト締結した上で、冷却フィンの単位ブロックを固定子枠の外周面に配列して固着することにより、固定子鉄心を固定子枠に固定した締結ボルトのボルト貫通穴が冷却フィン単位ブロックの取付基板で塞がれて雨水の浸入を防ぐことができる。なお、この冷却フィンの単位ブロックは、アルミダイキャストなどの工法で簡単に製作できる。

また、固定子枠の周面と冷却フィン単位ブロックの取付基板との間に例えばパテ状の高伝熱性樹脂、もしくは高伝熱性樹脂シートを介装することで、固定子枠と冷却フィンとの間の高い伝熱性を確保しつつ、ボルト貫通穴を防水する高い封止効果が得られる。

本発明の実施例による回転電機の固定子組立構造を示す周方向の部分断面図である。図１における冷却フィン単位ブロックの正面図である図２の平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明する。
図示実施例において、１は電磁鋼板の積層体になる分割コア形の固定子鉄心、２は固定子鉄心１を囲繞してその外周側に配した鋳鉄製の固定子枠、３は固定子枠２の外周面上に配置した冷却フィン、４は固定子鉄心１を固定子枠２に固定する締結ボルト（以下「固定鉄心締結ボルト」とも称する）、５は冷却フィン３の単位ブロック（詳細構造を後記する）を固定子枠２に固定する締結ボルト（以下「冷却フィン締結ボルト」とも称する）、６は固定子鉄心１を構成する分割コア、７は冷却フィン３と固定子枠２との間に介装した高伝熱性の樹脂シート、８は隣接する分割コア６の相互間の分割部である。

ここで、固定子鉄心１は周方向に分割して固定子枠２の内周面に配列した前記分割コア６の集合体からなり、その分割コア６には扇形状の継鉄部６ａ、該継鉄部６ａから内周側に延出する複数のティース部６ｂ、およびティース部６ｂの間に画成した固定子コイル（不図示）を収納する複数のスロット６ｃが形成され、さらに継鉄部６ａの外周面には前記固定鉄心締結ボルト４が螺合するダブテールキー９を嵌挿するダブテール形状の凹溝（以下「ダブテール溝」とも称する）６ｄが周上に分散形成されている。

なお、ダブテールキー９は、図１に示されるように略台形状の断面を有する楔状部材であり、固定鉄心締結ボルト４のためのタップ穴（以下「固定鉄心締結ボルト用タップ穴」とも称する）９ａが穿設されている。このダブテールキー９が、分割コア６の外周面に形成されたダブテール形状、すなわち分割コア６の内径側ほど幅が広くなる略台形状の断面を有する凹溝（ダブテール溝）６ｄに嵌挿される。

また、固定子枠２には固定子鉄心締結ボルト４のためのボルト貫通穴（以下「固定子鉄心締結ボルト用貫通穴」とも称する）２ａが穿設されているとともに、固定子枠２の外周面には冷却フィン締結ボルト５のためのタップ穴（以下「冷却フィン締結ボルト用タップ穴」とも称する）２ｂが穿設されている。

一方、冷却フィン３は、図２，図３で示すように、断面円弧状の取付基板３ａの上面に軸方向に沿って延在する複数枚のフィン３ｂを起立形成したアルミダイキャスト等で製作された別部品で単位ブロックを構成している。また、その取付基板３ａの背面には前記固定鉄心締結ボルト４の配列に合わせてそのボルト頭４ａが没入するくぼみ穴３ｃが形成され、さらにこのくぼみ穴３ｃからずれた位置には、複数箇所に分散して取付基板３ａを固定子枠２の外周面に締結する冷却フィン締結ボルト５のためのボルト貫通穴（以下「冷却フィン締結ボルト用貫通穴」とも称する）３ｄが穿設されている。

次に前記した固定子の組立手順を説明する。まず、固定子鉄心１の各分割コア６には固定子コイル（不図示）を巻装し、さらに分割コア６の外周面に形成されたダブテール溝６ｄにはダブテールキー９を嵌挿しておく。次に、この分割コア６を固定子枠２の内周面に位置決めして重ね合わせ、固定枠２の外周側から固定子鉄心締結ボルト用貫通穴２ａを挿通した固定子鉄心締結ボルト４を、ダブテールキー９の固定鉄心締結ボルト用タップ穴９ａに螺合して、分割コア６を固定枠２の内周面の所定位置に締結する。この状態で、次に前記固定子鉄心締結ボルト４を外方から覆うように固定子枠２の外周面上に冷却フィン３の単位ブロックを重ね、前記固定子鉄心締結ボルト４のボルト頭４ａを取付基板３ａのくぼみ穴３ｃに嵌入させた上で、取付基板３ａの外周側から冷却フィン締結ボルト用貫通穴３ｄを挿通した冷却フィン締結ボルト５を、固定子枠２の冷却フィン締結ボルト用タップ穴２ｂに螺合して、取付基板３ａを固定子枠２の外周面に固着する。なお、冷却フィン締結ボルト５は固定子枠２を貫通しないようにその軸長を設定している。

また、図示実施例では、冷却フィン３の取付基板３ａと固定子枠２とが密着し合うように両者間に高伝熱性の樹脂シート７を介装しており、これにより冷却フィンと固定子枠との間の高い伝熱性を確保しつつ、固定子鉄心締結ボルト４に対する防水封止効果を高めることができる。なお、樹脂シート７を用いる代わりにペースト状の高伝熱性樹脂材を塗布しても同様な効果が得られる。また、図示実施例では冷却フィン３を冷却フィン締結ボルト５で固定子枠２に固着しているが、冷却フィン締結ボルト５を用いる代わりに、冷却フィン３の取付基板３ａの周縁に沿って固定子枠２との間を溶接接合（シーム溶接，ＴＩＧ溶接）することもできる。

上記の固定子組立構造によれば、固定子鉄心１を固定子枠２に固定した固定子鉄心締結ボルト４のためのボルト貫通穴（固定子鉄心締結ボルト用貫通穴）２ａを冷却フィン３の取付基板３ａにより覆って外部から雨水が機内側に浸入するのを確実に防ぐことができる。

１固定子鉄心
２固定子枠
２ａ固定子鉄心締結ボルト用貫通穴
２ｂ冷却フィン締結ボルト用タップ穴
３冷却フィン
３ａ取付基板
３ｂフィン
３ｃくぼみ穴
３ｄ冷却フィン締結ボルト用貫通穴
４固定子鉄心締結ボルト
４ａボルト頭
５冷却フィン締結ボルト
６分割コア
６ａ継鉄部
６ｂティース部
６ｃスロット
６ｄダブテール溝
７高伝熱性樹脂シート
８分割部
９ダブテールキー
９ａ固定子鉄心締結ボルト用タップ穴

Claims

電磁鋼板の積層体になる固定子鉄心を固定子枠の内周に固定するとともに、該固定子枠の外周面に冷却フィンを布設した風冷式の回転電機であって、前記固定子枠の外周側から締結ボルトを螺合して固定子鉄心を固定子枠に固定したものにおいて、
平行に並ぶ複数枚のフィンを取付基板上に起立形成して一体化した構造体で前記冷却フィンの単位ブロックを構成し、該冷却フィンの単位ブロックを固定子枠の外周面に布設するに際して、前記締結ボルトを外方から覆うように単位ブロックの取付基板を固定子枠の周面に重ねて合わせて固着したことを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、固定子鉄心は周方向に配列した分割コアの集合体になり、かつ各分割コアが個々に締結ボルトを介して固定子枠に固定されていることを特徴とする回転電機。
請求項１または２のいずれかの項に記載の回転電機において、冷却フィンの単位ブロックには、その取付基板の背面に前記締結ボルトのボルト頭が没入するくぼみ穴を形成したことを特徴とする回転電機。
請求項１ないし３のいずれかの項に記載の回転電機において、冷却フィンの単位ブロックを締結ボルトもしくは溶接接合により固定子枠の外周面上に固着したことを特徴とする回転電機。
請求項１ないし４のいずれかの項に記載の回転電機において、固定子枠の周面と冷却フィン単位ブロックの取付基板との間に高伝熱性樹脂もしくは高伝熱性樹脂シートを介装したことを特徴とする回転電機。