JP2018148776A - Rotary electric machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空気の流れによってコイルを冷却する冷却構造を備えた回転電機に関する。 The present invention relates to a rotating electrical machine having a cooling structure that cools a coil by the flow of air.
従来、発電機等の回転電機においては、運転に伴ってモータ内部で発生した熱を通風によって冷却することが行われており、熱交換器と軸流ファンとの間にステータコイルのコイルエンドを覆うように風制御板を設け、熱交換器により冷却されケーシングの上部に流出した空気(以下、冷却風)が軸流ファンを通過した後に、ローター及びステーター側と、ステータコイルのコイルエンド側とを冷却するようにした密閉型回転電機が公知となっている(例えば、下記特許文献1等参照)。
Conventionally, in a rotating electrical machine such as a generator, heat generated in the motor during operation is cooled by ventilation, and a coil end of a stator coil is placed between a heat exchanger and an axial fan. A wind control plate is provided so as to cover, and after the air cooled by the heat exchanger and flowing out to the upper part of the casing (hereinafter referred to as cooling air) passes through the axial fan, the rotor and stator side, the coil end side of the stator coil, A hermetic rotary electric machine is known which cools (see, for example,
また、冷却ファンの外周に対面する部分のみに設けられた風受けと、コイルエンドの中間を横切って配置されかつ風受けとエンドカバーとの間に設けられたリング状仕切りとを備えて、冷却ファンにより吸い込まれた冷却風がコイルエンド先端部を冷却し、次いで冷却ファンにより押し出された空気がコイルエンド部と回転子部に分岐してコイルエンド部およびコイルを冷却するようにした回転電機の通風冷却装置も知られている(例えば、下記特許文献2,3等参照)。
In addition, the cooling fan includes a wind vane provided only in a portion facing the outer periphery of the cooling fan, and a ring-shaped partition disposed across the middle of the coil end and provided between the wind vane and the end cover. The cooling air sucked by the fan cools the coil end tip, and then the air pushed out by the cooling fan branches to the coil end and the rotor to cool the coil end and coil. A ventilation cooling device is also known (see, for example,
しかしながら、特許文献1に記載された発明では、軸流ファンを通過した冷却風の流路がローター及びステーター側とコイルエンド側とに分かれるため、コイルエンド周辺を流れる風量が少なく、また、冷却回路の構造によってコイルエンド周辺で風がよどみ、コイルエンドを効率的に冷却することができずにコイルエンドの温度が上昇するおそれがあるという問題があった。
However, in the invention described in
また、特許文献2,3に記載された発明では、まず冷却風によりコイルエンドの先端側を冷却する構造となっているものの、冷却器から冷却ファンまでは冷却風が円滑に流れる一方、冷却ファンを挟んで冷却器とは反対側の空間へは冷却風が流れにくく、これによりコイルエンドの下部側ではこのコイルエンドの先端が十分に冷却されない可能性があるという問題があった。
In the inventions described in
このようなことから本発明は、回転電機全体を効率よく確実に冷却することが可能な回転電機を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a rotating electrical machine that can efficiently and reliably cool the entire rotating electrical machine.
上記の課題を解決するための第1の発明に係る回転電機は、
回転軸と、
前記回転軸とともに回転する回転子と、
前記回転子の径方向外側にエアギャップを介して配置された固定子と、
前記固定子のコイルエンドの径方向内側に配設されたファンと、
前記ファンによって循環される空気を冷却する冷却器と、
前記冷却器によって冷却された空気を前記固定子のコイルエンドの先端部分へ誘導するガイド板と、
前記冷却器によって冷却された空気の前記コイルエンドの下部側への流入を促進する冷却風誘導手段と
を備えることを特徴とする。
The rotating electrical machine according to the first invention for solving the above-described problems is
A rotation axis;
A rotor that rotates with the rotating shaft;
A stator disposed on the radially outer side of the rotor via an air gap;
A fan disposed radially inward of the coil end of the stator;
A cooler for cooling the air circulated by the fan;
A guide plate for guiding the air cooled by the cooler to the tip end portion of the coil end of the stator;
And cooling air guiding means for promoting the inflow of the air cooled by the cooler to the lower side of the coil end.
また、上記の課題を解決するための第2の発明に係る回転電機は、
前記冷却風誘導手段は、前記回転子及び前記固定子を覆うフレームの軸方向両側面を、その上端部および下端部から上下方向の中央部分に向かって軸方向外側へ膨出させてなる
ことを特徴とする。
Moreover, the rotating electrical machine according to the second invention for solving the above-described problem is
The cooling air guiding means is configured to bulge axially both side surfaces of the frame covering the rotor and the stator outward in the axial direction from the upper end portion and the lower end portion toward the center portion in the vertical direction. Features.
また、上記の課題を解決するための第3の発明に係る回転電機は、
前記冷却風誘導手段は、前記回転子及び前記固定子を覆うフレームの径方向両側面を、その上端部および下端部から上下方向の中央部分に向かって径方向外側へ膨出させてなる
ことを特徴とする。
Moreover, the rotating electrical machine according to the third invention for solving the above-described problem is
The cooling air guiding means is configured to bulge radially both sides of the frame covering the rotor and the stator radially outward from an upper end portion and a lower end portion toward a central portion in the vertical direction. Features.
また、上記の課題を解決するための第4の発明に係る回転電機は、
前記冷却風誘導手段は、前記固定子鉄心の軸方向両側に配設される仕切り板に周方向に離間して形成される複数の通風口のうち、下部に位置する前記通風口を、上部に位置する前記通風口に比較して大きく形成してなる
ことを特徴とする。
A rotating electrical machine according to a fourth invention for solving the above-described problem is
The cooling air guide means includes a plurality of air outlets formed on both sides in the axial direction of the stator core and spaced apart from each other in the circumferential direction. It is characterized in that it is formed larger than the located vent hole.
本発明に係る回転電機によれば、冷却器によって冷却された冷却風を固定子コイルエンドの先端側全体へ行き渡らせることができるため、回転電機全体を効率よく確実に冷却することが可能となる。 According to the rotating electrical machine according to the present invention, since the cooling air cooled by the cooler can be spread over the entire front end side of the stator coil end, the entire rotating electrical machine can be efficiently and reliably cooled. .
以下、図面を参照しつつ本発明に係る回転電機について詳細に説明する。 Hereinafter, a rotating electrical machine according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1を用いて本発明の実施例1に係る回転電機について説明する。
図1に示すように、本実施例に係る回転電機は、フレーム1内に軸受2を介して回転自在に支持される回転軸3と、回転軸3の外周部に固定された回転子4と、回転子4の外周部にエアギャップを介して対向配置され、フレーム1内に配される固定子5とを備えて構成された密閉型の発電機である。
A rotating electrical machine according to
As shown in FIG. 1, the rotating electrical machine according to this embodiment includes a rotating shaft 3 that is rotatably supported in a
この回転電機には、固定子5の上方に固定子5とは離間して設けられた冷却器としての熱交換器10と、回転軸3の軸方向両側に取り付けられた軸流ファン11と、冷却風を誘導するガイド板12と、固定子鉄心8の軸方向両側に配置された仕切り板13とが設けられている。
In this rotating electrical machine, a
回転子4は、回転子鉄心6と、この回転子鉄心6に巻着された回転子コイル7とを備えている。また、固定子5は、上述した固定子鉄心8と、この固定子鉄心8に巻着された固定子コイル9とを備えている。以下、この固定子コイル9の固定子鉄心8から軸方向両側に突出している部分をコイルエンド(固定子コイルエンド)9aと称する。
The
熱交換器10は、軸流ファン11によって循環させられることによって熱交換器10を下から上へ通過する空気(冷却風)を、熱交換により冷却する。熱交換器10の軸方向両側には隔壁14が設けられており、熱交換器10で冷却された空気はフレーム1の上部に流出するようになっている。
The
また、軸流ファン11は、軸方向外側から軸方向内側へ向かって送風を行うように設置されている。軸流ファン11は、コイルエンド9aの径方向内側に設置され、熱交換器10により冷却された冷却風を、回転電機の内部(ガイド板12よりも軸方向内側)へ向けて送風する。
The
ガイド板12は、コイルエンド9aの外周面であってコイルエンド9aの先端から所定距離離間した位置から仕切り板13の後述する通風口13jよりも径方向外側に亘って設けられ、回転電機の内部側と外部側との空間を隔てている。ガイド板12は、熱交換器10を通った冷却風をコイルエンド9aの先端側へ誘導するとともに、軸流ファン11によって回転電機の内部へ送られた冷却風を回転子4側およびコイルエンド9a側へ誘導する。
The
仕切り板13は、コイルエンド9aが挿通される貫通孔13a(図3参照)と、この貫通孔13aの周囲に周方向に離間して設けられた複数の通風口13jとを有している。
The
さらに、この本実施例の回転電機においては、フレーム1の内部空間の軸方向の距離が、上端部分および下端部分に比較して上下方向の中央部分で長くなるように、フレーム1の軸方向両側面(以下、正面カバー1a,1b)を、その上端部および下端部から上下方向の中央部分に向かって軸方向外側へ膨出させることにより、冷却風誘導手段を構成している。図1に示す例では、正面カバー1a,1bを側面視「く」の字状に傾斜させている。
Furthermore, in the rotating electrical machine of this embodiment, both axial ends of the
このように構成される本実施例に係る回転電機では、軸流ファン11の回転により熱交換器10へ流入した冷却風は、当該熱交換器10により冷却されてフレーム1の上部側へ流出した後、熱交換器10を覆うケーシング15と隔壁14との間を通ってフレーム1の内部へ流入しコイルエンド9aの先端部分を冷却する。
In the rotating electrical machine according to the present embodiment configured as described above, the cooling air flowing into the
コイルエンド9aの先端部分を冷却した冷却風は、その後、軸流ファン11によって回転子4及び固定子5側へ送り出され、一部は、仕切り板13に形成された貫通孔13aを通って回転子4、固定子5を順に冷却し、熱交換器10へと流れる。また、軸流ファン11によって送り出された冷却風の他の一部は、コイルエンド9aの固定子鉄心8側を冷却した後、仕切り板13に設けられた通風口13jを通って固定子5の表面を冷却して熱交換器10へと流れる。
The cooling air that has cooled the tip portion of the
ここで、本実施例では、正面カバー1a,1bを、上端部および下端部に比較して上下方向の中央部分で軸方向外側へ膨出するように形成し、軸流ファン11から正面カバー1a,1bまでの空間が広くなるように構成したため、図1中に一点鎖線で示す構造とした場合に比較して、熱交換器10により冷却されてフレーム1の内部に流入した冷却風が、熱交換器10から軸流ファン11までの間のみならず、フレーム1の下部(コイルエンド9aの下部側)へも流れやすくなり、これによってコイルエンド9aの下部へ到達する冷却風の流量が増え、コイルエンド9aの下部が確実に冷却される。
Here, in the present embodiment, the
また、正面カバー1a,1bを側面視「く」の字状に形成し、フレーム1の内部空間の下端側の軸方向の距離が上下方向の中央部分に比較して小さくなるようにしたことにより、冷却風をフレーム1の下部で滞留させることなく軸流ファン11によって回転子4および固定子5側へ送り出すことができ、冷却風を円滑に循環させることができる。
Further, the
したがって、本実施例に係る回転電機によれば、熱交換器10によって冷却された冷却風をコイルエンド9aの先端側全体へ行き渡らせることができ、回転電機全体を効率よく確実に冷却することが可能となる。
Therefore, according to the rotating electrical machine according to the present embodiment, the cooling air cooled by the
なお、本実施例では正面カバー1a,1bを側面視「く」の字状とする例を示したが、正面カバー1a,1bは、上下方向の端部から上下方向の中央部分に向かって径方向外側へ膨出した形状とすることで熱交換器10によって冷却された冷却風をコイルエンド9aの先端側全体へ行き渡らせることができればよく、例えば側面視弧状とするなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
In the present embodiment, the
図2を用いて本発明の実施例2に係る回転電機について説明する。
図2に示すように、本実施例に係る回転電機は上述した実施例1と比較して、フレーム1の形状が異なる。すなわち、本実施例においては、正面カバー1a,1bを平板状とする一方、フレーム1の内部空間の径方向の距離が、上端部分および下端部分に比較して上下方向の中央部分で長くなるように、フレーム1の側面(以下、側面カバー1c,1d)を、上端部および下端部から上下方向の中央部分に向かって径方向外側へ膨出させることにより、冷却風誘導手段を構成している。図2に示す例では、側面カバー1c,1dを正面視「く」の字状に傾斜させている。
A rotating electrical machine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the rotating electrical machine according to the present embodiment is different in the shape of the
その他の構成は実施例1と概ね同様であり、以下、同様の作用を奏する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 Other configurations are generally the same as those of the first embodiment, and hereinafter, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
このように構成される本実施例に係る回転電機によれば、側面カバー1c,1dを、上端部および下端部に比較して上下方向の中央部分で径方向外側へ膨出するように形成したため、図2中に一点鎖線で示す構造とした場合に比較して、熱交換器10により冷却されてフレーム1の内部に流入した冷却風が、熱交換器10から軸流ファン11までの間のみならず、フレーム1の下部(コイルエンド9aの下部側)へも流れやすくなり、これによってコイルエンド9aの下部へ到達する冷却風の流量が増え、コイルエンド9aの下部が確実に冷却される。
According to the rotating electrical machine according to the present embodiment configured as described above, the side covers 1c and 1d are formed so as to bulge radially outward at the central portion in the vertical direction as compared with the upper end and the lower end. 2, the cooling air cooled by the
また、側面カバー1c,1dを正面視「く」の字状に形成し、フレーム1の内部空間の下端側の径方向の距離が上下方向の中央部分に比較して小さくなるようにしたことにより、冷却風をフレーム1の下部で滞留させることなく軸流ファン11によって回転子4および固定子5側へ送り出すことができ、冷却風を円滑に循環させることができる。
Further, the side covers 1c and 1d are formed in a "<" shape when viewed from the front so that the radial distance on the lower end side of the inner space of the
したがって、熱交換器10によって冷却された冷却風をコイルエンド9aの先端側全体へ行き渡らせることができ、回転電機全体を効率よく確実に冷却することが可能となる。
Therefore, the cooling air cooled by the
なお、本実施例では側面カバー1c,1dを正面視「く」の字状とする例を示したが、側面カバー1c,1dは、上下方向の端部から上下方向の中央部分に向かって径方向外側へ膨出した形状とすることで熱交換器10によって冷却された冷却風をコイルエンド9aの先端側全体へ行き渡らせることができればよく、例えば正面視弧状とするなど、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
In the present embodiment, the side covers 1c and 1d are shown in the shape of a "<" in front view, but the side covers 1c and 1d have a diameter from the end in the vertical direction toward the center in the vertical direction. It suffices if the cooling air cooled by the
図3を用いて本発明の実施例3に係る回転電機について説明する。
本実施例に係る回転電機は、上述した実施例1と比較して、正面カバー1a,1bを平板状とする一方、図3に示すように、仕切り板13に設ける通風口13b〜13iの大きさをその位置によって変化させたものである。
A rotating electrical machine according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG.
In the rotating electrical machine according to the present embodiment, the front covers 1a and 1b have a flat plate shape as compared with the above-described first embodiment, while the size of the vent holes 13b to 13i provided in the
すなわち、図3に示すように、本実施例において仕切り板13は、貫通孔13aの周囲に配される通風口13b〜13iの大きさを、その上部側に位置するものに比較して下部側に位置するものが大きくなるように構成している。より具体的には、本実施例では、通風口13b〜13fに比較して仕切り板13の下部側に設けられた通風口13g及び13hの直径が大きく、さらに通風口13g及び13hに比較して通風口13iの直径が大きくなっている。
That is, as shown in FIG. 3, in this embodiment, the
その他の構成は実施例1と概ね同様であり、以下、同様の作用を奏する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。 Other configurations are generally the same as those of the first embodiment, and hereinafter, members having the same functions are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
このように構成される本実施例に係る回転電機によれば、仕切り板13に設けた通風口13b〜13iのうち、下部側に位置する通風口13g,13hおよび通風口13iの直径をそれよりも上方に位置する通風口13b〜13fに比較して大きく形成したことにより、全ての通風口を同一の大きさとした場合に比較して、熱交換器10により冷却されてフレーム1の内部に流入した冷却風が、熱交換器10から軸流ファン11までの間のみならず、フレーム1の下部(コイルエンド9aの下部側)へも流れやすくなり、これによってコイルエンド9aの下部へ到達する冷却風の流量が増え、コイルエンド9aの下部が確実に冷却される。
According to the rotating electrical machine according to the present embodiment configured as described above, the diameters of the ventilation holes 13g and 13h and the
したがって、本実施例に係る回転電機によれば、熱交換器10によって冷却された冷却風をコイルエンド9aの先端側全体へ行き渡らせることができ、回転電機全体を効率よく確実に冷却することが可能となる。
Therefore, according to the rotating electrical machine according to the present embodiment, the cooling air cooled by the
なお、図3では通風口13b〜13iの形状を真円として示したが、通風口13b〜13iの形状は真円に限らず、例えば長穴などであってもよい。
In addition, in FIG. 3, although the shape of the
また、上述した実施例1〜3を適宜組み合わせることが可能であることは言うまでもない。 Moreover, it cannot be overemphasized that the Examples 1-3 mentioned above can be combined suitably.
1 フレーム
1a,1b 正面カバー
1c,1d 側面カバー
2 軸受
3 回転軸
4 回転子
5 固定子
6 回転子鉄心
7 回転子コイル
8 固定子鉄心
9 固定子コイル
9a コイルエンド
10 熱交換器
11 軸流ファン
12 ガイド板
13 仕切り板
13a 貫通孔
13b〜13j 通風口
14 隔壁
15 ケーシング
1
Claims (4)
前記回転軸とともに回転する回転子と、
前記回転子の径方向外側にエアギャップを介して配置された固定子と、
前記固定子のコイルエンドの径方向内側に配設されたファンと、
前記ファンによって循環される空気を冷却する冷却器と、
前記冷却器によって冷却された空気を前記固定子のコイルエンドの先端部分へ誘導するガイド板と、
前記冷却器によって冷却された空気の前記コイルエンドの下部側への流入を促進する冷却風誘導手段と
を備えることを特徴とする回転電機。 A rotation axis;
A rotor that rotates with the rotating shaft;
A stator disposed on the radially outer side of the rotor via an air gap;
A fan disposed radially inward of the coil end of the stator;
A cooler for cooling the air circulated by the fan;
A guide plate for guiding the air cooled by the cooler to the tip end portion of the coil end of the stator;
A rotating electrical machine comprising: cooling air guiding means for promoting inflow of air cooled by the cooler to a lower side of the coil end.
ことを特徴とする請求項1記載の回転電機。 The cooling air guiding means is configured to bulge axially both side surfaces of the frame covering the rotor and the stator outward in the axial direction from the upper end portion and the lower end portion toward the center portion in the vertical direction. The rotating electrical machine according to claim 1, wherein
ことを特徴とする請求項1または請求項2記載の回転電機。 The cooling air guiding means is configured to bulge radially both sides of the frame covering the rotor and the stator radially outward from an upper end portion and a lower end portion toward a central portion in the vertical direction. The rotating electrical machine according to claim 1 or 2, characterized in that
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機。 The cooling air guide means includes a plurality of air outlets formed on both sides in the axial direction of the stator core and spaced apart from each other in the circumferential direction. The rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotating electrical machine is formed to be larger than the vent hole that is positioned.
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