JP2019103275A - Rotary electric machine and rotary electric machine system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機およびその冷却用気体を冷却する外部冷却装置を有する回転電機システムに関する。 The present invention relates to a rotating electric machine and an electric rotating machine system having an external cooling device for cooling a cooling gas thereof.
回転電機においては、固定子鉄心および回転子鉄心において生ずる鉄損、固定子巻線における銅損、および回転子巻線が設けられている場合は回転子巻線における銅損が生ずる。鉄損は、ヒステリシス損および渦電流損による。また、銅損は、ジュール熱である。これらの損失による発熱は、回転子および固定子の温度を上昇させ、絶縁の劣化等の要因となる。このため、回転電機においては、これらの熱を除去するための冷却が重要である。 In a rotating electrical machine, iron loss occurs in a stator core and a rotor core, copper loss in a stator winding, and copper loss in a rotor winding when the rotor winding is provided. Iron loss is due to hysteresis loss and eddy current loss. Moreover, copper loss is Joule heat. The heat generation due to these losses raises the temperature of the rotor and the stator, and causes deterioration of the insulation and the like. For this reason, in the rotating electrical machine, cooling for removing these heats is important.
全閉内冷形の回転電機は、通常、固定子の上部、側部、あるいは下部等に冷却ユニットを有している。機内は、回転子に取り付けられた内扇により通風を行い、発熱部の冷却および内気の冷却を行う。 Generally, a fully-closed, cold-type rotating electric machine has a cooling unit at the upper, side, lower or the like of the stator. The inside of the machine is ventilated by the internal fan attached to the rotor to cool the heat generating part and cool the inside air.
冷却ユニットでは、外気による冷却に比べて冷却効率がよいため水クーラによる冷却を行う場合も多い。水クーラを用いる場合、外扇が不要なため騒音が少ないという利点はあるが、外気による冷却に比べて大形かつ高額な冷却ユニットを必要とする。また、水クーラから冷却水が漏えいした場合には、たとえば、回転電機の地絡などが生ずる危険があり、信頼できる漏洩検出装置を設ける必要がある(特許文献1、2参照)。 In the cooling unit, since the cooling efficiency is better than the cooling by the outside air, the cooling by the water cooler is often performed. The use of a water cooler has the advantage of less noise because it does not require an external fan, but it requires a large and expensive cooling unit compared to cooling by the outside air. Further, when the cooling water leaks from the water cooler, for example, there is a risk that a ground fault or the like of the rotating electrical machine may occur, and it is necessary to provide a reliable leak detection device (see Patent Documents 1 and 2).
そこで、本発明は、冷却を要する回転電機について、その小型化および低コスト化を図ることを目的とする。 Then, an object of the present invention is to achieve downsizing and cost reduction of a rotating electrical machine requiring cooling.
上述の目的を達成するため、本発明は、軸方向に延びて回転可能に支持されたロータシャフトと、前記ロータシャフトの径方向外側に取り付けられて前記軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された回転子鉄心とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に設けられ前記軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内部を前記軸方向に貫通し前記固定子鉄心の前記軸方向の外側部分がそれぞれ結線される固定子巻線とを有する固定子と、前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、前記回転子鉄心を挟んで前記軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する2つの軸受と、前記2つの軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームの前記軸方向の端部に接続し、前記フレームとともに閉空間を形成する2つの軸受ブラケットと、前記固定子鉄心の軸方向端部とともに前記閉空間の一部を分割して前記固定子巻線の前記軸方向の外側の結線部をそれぞれ収納し内側第1空間および内側第2空間をそれぞれ形成する第1の仕切り板および第2の仕切り板と、を備える回転電機であって、冷却された冷却用気体を前記閉空間に受け入れる給気口が形成され、前記給気口から前記内側第1空間および内側第2空間のそれぞれに至る連通用の流路が形成されており、前記冷却用気体を前記閉空間から排出するための排出口が形成されている、ことを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides an axially extending and rotatably supported rotor shaft, and an axially spaced radial flow attached to the radially outer side of the rotor shaft. A rotor having a rotor core on which a path is formed; and a cylindrical stator core provided radially outward of the rotor core and having a radial flow path formed at intervals in the axial direction. A stator having a stator winding which penetrates the inside of the stator core in the axial direction and the axial outer portions of the stator core are respectively connected, and a stator outer side of the stator in the radial direction A frame that is disposed to accommodate the rotor core and the stator, two bearings that support the rotor shaft on both sides of the rotor shaft in the axial direction across the rotor core, and the two bearings Fix each bearing Two bearing brackets connected to the axial end of the frame and forming a closed space with the frame, and a part of the closed space with the axial end of the stator core divided A rotary electric machine comprising: a first partition plate and a second partition plate that respectively accommodate the axial outer connection portions of the stator winding and form an inner first space and an inner second space; An air supply port for receiving the cooled cooling gas into the closed space, and a flow path for communication from the air supply port to each of the inner first space and the inner second space; An outlet for discharging the cooling gas from the closed space is formed.
また、本発明に係る回転電機システムは、上記実施形態の回転電機と、前記回転電機の冷却用気体を冷却する外部冷却装置と、を具備し、前記外部冷却装置は、外部冷却器と、前記外部冷却器と前記回転電機内に循環させる前記冷却用気体を駆動するファンと、前記外部冷却器で冷却された前記冷却用気体を前記回転電機に導く供給配管と、前記回転電機から排出された前記冷却用気体を前記外部冷却器に導く排気配管と、を備えることを特徴とする。 A rotating electrical machine system according to the present invention includes the rotating electrical machine according to the above-described embodiment and an external cooling device for cooling a gas for cooling the rotating electrical machine, the external cooling device being an external cooler, and An external cooler, a fan for driving the cooling gas to be circulated in the rotating electric machine, a supply pipe for leading the cooling gas cooled by the external cooler to the rotating electric machine, and a discharge from the rotating electric machine And exhaust piping for leading the cooling gas to the external cooler.
本発明によれば、冷却を要する回転電機について、その小型化および低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, downsizing and cost reduction of a rotating electrical machine requiring cooling can be achieved.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る回転電機および回転電機システムについて説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, a rotating electrical machine and a rotating electrical machine system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, parts that are the same as or similar to each other are given the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る回転電機システムの構成を示す縦断面図である。回転電機システム200は、回転電機150および外部冷却装置100を備える。
First Embodiment
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the rotary electric machine system according to the first embodiment. The rotating
回転電機150は、回転子10、固定子20、軸受30、フレーム40、および軸受ブラケット45を有する。
The rotary
回転子10は、回転軸方向(以下、軸方向)に延びたロータシャフト11と、ロータシャフト11の径方向の外側に取り付けられた円筒状の回転子鉄心15と、回転子鉄心15中を貫通する回転子巻線17とを有する。
The
ロータシャフト11は、回転子鉄心15の軸方向の両外側において、それぞれ軸受30により回転可能に支持されている。ロータシャフト11の一方の端部(第1の端部)には結合部は設けられていないが、他方の端部(第2の端部)には、結合対象、すなわち回転電機150が電動機の場合は駆動対象であり、回転電機150が発電機の場合は原動機であるが、その結合対象との結合のための結合部11aが設けられている。以下、回転電機150について、結合部11aが設けられている側を結合側、その反対側を反結合側と呼ぶ。
The
ロータシャフト11の表面には、回転子鉄心15との間で軸方向に延びた流路となる軸方向流路11bが形成されている。なお、ロータシャフト11の表面に周方向に互いに間隔を有して軸方向に延びた溝部を形成することによって軸方向流路11bを形成することができる。あるいは、ロータシャフト11と回転子鉄心15との間にリブを設けて、リブにより形成される軸方向に延びた環状空間を軸方向流路としてもよい。
On the surface of the
回転子鉄心15には、軸方向に沿って互いに間隔をあけて複数の径方向の流路である回転子鉄心内ダクト16が設けられている。回転子鉄心内ダクト16は、回転子鉄心15の径方向内側から径方向外側に通じる流路である。
The
回転子巻線17は、回転子鉄心15の軸方向の反結合部側の外側、および結合部側の外側のそれぞれにおいて、互いに結線され、あるいは外部と結線されている結線部17aおよび結線部17bを有する。
Rotor winding 17 is connected to each other on the outside on the side opposite to the axial direction of
固定子20は、固定子鉄心21および固定子巻線22を有する。固定子鉄心21は、回転子鉄心15の径方向外側に空隙18を介して設けられ、円筒形状である。固定子鉄心21には、軸方向に沿って互いに間隔をあけて径方向流路である複数の固定子鉄心内ダクト23が設けられている。固定子鉄心内ダクト23は、固定子鉄心21の径方向内側から径方向外側に通じる流路である。
The
固定子鉄心21の径方向内側表面には、周方向に互いに間隔を以て固定子鉄心21を軸方向に貫通する複数のスロット(図示せず)が形成されている。
The radially inner surface of the
固定子巻線22は、この複数のスロットを貫通し、固定子鉄心21の軸方向の反結合部側の外側、および結合部側の外側のそれぞれにおいて、互いに結線され、あるいは外部と結線されている結線部22aおよび結線部22bを有する。
The stator winding 22 passes through the plurality of slots, and is connected to each other or connected to the outside on the outside on the side opposite to the axial end of the
回転子鉄心15および固定子20は、フレーム40内に収納されている。フレーム40の軸方向の両端には、軸受ブラケット45が設けられている。軸受ブラケット45のそれぞれは、軸受30を静止支持している。
The
フレーム40と2つの軸受ブラケット45は、互いに相俟って閉空間47を形成している。フレーム40には、外部から冷却された冷却用気体を受け入れる給気口48c、48dが形成されている。ここで、給気口48c、48dは、軸受ブラケット45のいずれかあるいは両方にそれぞれ設けられることでもよい。また、2つの軸受ブラケット45のそれぞれには、回転電機150内の冷却用気体を排出するための排出口49が形成されている。なお、排出口49は、いずれかの軸受ブラケット45のみにあってもよい。あるいは、フレーム40に形成されていてもよい。
The
閉空間47には、第1の仕切り板42aおよび第2の仕切り板42bが設けられている。
In the closed
第1の仕切り板42aは、回転子巻線17の反結合側の結線部17a、および固定子巻線22の反結合側の結線部22aを囲んでいる。第1の仕切り板42aは、回転対称で軸方向の一方が開放された形状であり、開放側の端部は固定子鉄心21の軸方向の端部と結合しており、固定子鉄心21の軸方向の端部と相俟って内側第1空間47aを形成している。内側第1空間47aと給気口48cとの間には連通用の流路である給気連通管48aが設けられており、内側第1空間47aと給気口48cとは給気連通管48aにより連通している。
The
第1の仕切り板42aの中央は、ロータシャフト11が貫通するが、ロータシャフト11の貫通部分には、筒状のシール部43aが形成されている。シール部43aの内径は、ロータシャフト11の外径より、ロータシャフト11の径方向への振動分等を考慮した余裕分だけ大きくなるように形成されている。
The
第2の仕切り板42bは、回転子巻線17の結合側の結線部17b、および固定子巻線22の結合側の結線部22bを囲んでいる。第2の仕切り板42bの形状は、第1の仕切り板42aの形状と同様であり、固定子鉄心21の軸方向の端部と相俟って内側第2空間47bを形成している。ロータシャフト11の貫通部分には、筒状のシール部43bが形成されている。この結果、第2の仕切り板42bは、閉空間47内に、内側第2空間47bを形成する。内側第2空間47bと給気口48dとの間には連通用の流路である給気連通管48bが設けられており、内側第2空間47bと給気口48dとは給気連通管48bにより連通している。
The
第1の仕切り板42aおよび第2の仕切り板42bは、それぞれ、ロータシャフト11を囲んで取り付けるために結合可能な分割構造でもよい。
The
以上のように、閉空間47は、内側第1空間47a、内側第2空間47b、およびこれらの外側の仕切り外空間47cの3つの空間に区分される。
As described above, the closed
なお、シール部43a、43bは、単に筒状ではなく、たとえば、ロータシャフト11と相俟ってロータシャフト11との間の空間を軸方向に分割するようなラビリンス構造とするなど、内側第1空間47aから仕切り外空間47cへの漏えい、内側第2空間47bから仕切り外空間47cへの漏えいをできるだけ抑制するための構造でもよい。
The
外部冷却装置100は、外部冷却器101、ファン102、供給配管103、および排気配管104を有する。
The
外部冷却器101は、回転電機150内の冷却用の気体である冷却用気体を冷却する。外部冷却器101の冷却用気体を冷却する冷却媒体は、空気でも水でもよい。また、非接触式の熱交換器でも、接触式の熱交換器でもよい。設置場所に応じて、適切なものを利用できる。また、場合によっては、通常の市販品でもよい。
The
ファン102は、回転電機150と外部冷却器101との間で冷却用気体を循環させる。また、図1では、ファンの台数は1台の場合を示しているが、2台以上でもよい。
The
供給配管103は、外部冷却器101で冷却された冷却用気体を、回転電機150に導く。また、排気配管104は、回転電機150に形成された排出口49に接続されており、回転電機150内を冷却し回転電機150から排出された冷却用気体を、ファン102に導く。2本の排気配管104は、ファン102の上流で1本になっている。
The
なお、図1においては、ファン102が外部冷却器101の上流にある場合が示されているが、ファン102が外部冷却器101の下流側にあってもよい。
Although FIG. 1 shows the case where the
次に、本実施形態による回転電機システム200における冷却用気体の流れを説明する。図1中の矢印は、冷却用気体の流れ方向を示す。
Next, the flow of the cooling gas in the rotary
まず、冷却用気体は、ファン102により、外部冷却器101に送られ、水などの冷却媒体により冷却され、供給配管103により、回転電機150に送られる。
First, the cooling gas is sent to the
回転電機150に到達した冷却用気体は、まず、供給配管103から、フレーム40に形成された給気口48cに入り、これに連通する給気連通管48aを経由して、内側第1空間47aに流入する。内側第1空間47aに流入した冷却用気体は、回転子巻線17の反結合側の結線部17aおよび固定子巻線22の結合側の結線部22aを冷却しながら内側第1空間47aを通過し、ロータシャフト11に形成された軸方向流路11bおよび回転子鉄心15と固定子鉄心21との間の空隙18に流入する。
The cooling gas that has reached the rotary
また、供給配管103から、フレーム40に形成された給気口48dに入った冷却用気体は、これに連通する給気連通管48bを経由して、内側第2空間47bに流入する。内側第2空間47b内に流出した冷却用気体は、回転子巻線17の結合側の結線部17bおよび固定子巻線22の結合側の結線部22bを冷却しながら内側第2空間47bを通過し、ロータシャフト11に形成された軸方向流路11bおよび回転子鉄心15と固定子鉄心21との間の空隙18に流入する。
Further, the cooling gas that has entered the
軸方向流路11bに流入した冷却用気体は、回転子鉄心内ダクト16が設けられている部分で順次分流し、回転子鉄心内ダクト16に流入する。複数の回転子鉄心内ダクト16のそれぞれに流入した冷却用気体は、回転子鉄心15および回転子巻線17を冷却しながら回転子鉄心内ダクト16を径方向外側に向かって通過し、回転子鉄心15から空隙18に流出する。
The cooling gas that has flowed into the
空隙18に流入した冷却用気体は、空隙18から固定子鉄心21に形成された複数の固定子鉄心内ダクト23に流入し、固定子鉄心21および固定子巻線22を冷却しながら、固定子鉄心内ダクト23を径方向外側に向かって通過し、固定子鉄心21から径方向外側の仕切り外空間47cに流出する。
The cooling gas having flowed into the
仕切り外空間47cに流出した冷却用気体は、結合側および反結合側に分かれた後、それぞれの軸受ブラケット45に形成された排出口49から排気配管104に流出する。排気配管104に流出した冷却用気体は、再び、ファン102により外部冷却器101に送られる。
The cooling gas that has flowed out to the partition
以上のように構成された本実施形態においては、回転電機150のロータシャフト11には内扇が設けられておらず、内扇を設けている場合に比べて回転電機150の軸長を短縮することができる。また、回転電機150には、冷却用気体を冷却する冷却器が設けられていない。このため、回転電機150を大幅に小型化することができる。
In the present embodiment configured as described above, the inner shaft is not provided on the
また、外部冷却器101およびファン102は、それぞれ回転電機150の構造とは独立に、それぞれ冷却機能および送風機能を確保するだけでよいので、場合によっては、それぞれの標準品等を使用することも可能となる。
In addition, since the
さらに、回転電機システム200が、回転電機150と外部冷却装置100に分割できることから、配置上の制約が少なくなり、従来よりも狭い場所でも、設置可能となるケースが増える。
Furthermore, since the rotary
以上のように、本実施形態によれば、回転電機の小型化および製造の低コスト化を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, downsizing of the rotating electrical machine and cost reduction of manufacturing can be achieved.
[第2の実施形態]
図2は、第2の実施形態に係る回転電機システムの構成を示す縦断面図である。本第2の実施形態は、第1の実施形態の変形である。
Second Embodiment
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the configuration of the rotary electric machine system according to the second embodiment. The second embodiment is a modification of the first embodiment.
本第2の実施形態における回転電機150においては、ロータシャフト11の内部に流路が形成されており、ロータシャフト11の反結合側の第1の端部には接続構造110が設けられている。供給配管103は、接続構造110に接続されている。この結果、給気口および連通用の流路は、第1の実施形態とは異なる。その他の点では、第1の実施形態と同様である。
In the rotary
図3は、回転電機内の冷却に係る部分の構成を示す縦断面図である。図3中の矢印は、冷却用気体の流れ方向を示す。なお、給気口が形成されている接続構造110については図4を用いて後に説明する。
FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of a portion related to cooling in the rotating electrical machine. Arrows in FIG. 3 indicate the flow direction of the cooling gas. The
ロータシャフト11には、ロータシャフト11の内部の軸中心の位置に、反結合側の端部からロータシャフト11の途中まで軸方向に延びた軸方向流路12が形成されている。軸方向流路12からは、複数の流路が分岐している。具体的には、軸方向流路12から内側第1空間47aに連通する第1分岐流路13a、軸方向流路12から内側第2空間47bに連通する第2分岐流路13b、および軸方向流路12から回転子鉄心内ダクト16に連通する中央分岐流路13cが形成されている。
In the
第1分岐流路13aおよび第2分岐流路13bは軸方向に少なくとも一か所、中央分岐流路13cは、軸方向に複数個所の回転子鉄心内ダクト16が設けられている軸方向位置に対応して設けられている。
The first
第1分岐流路13a、第2分岐流路13b、および中央分岐流路13cは、それぞれ、軸方向流路12からロータシャフト11の表面に至る貫通孔であり、同じ軸方向位置において、周方向に少なくとも1つ形成されている。また、これらは、一つの軸方向位置において、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられていてもよい。
The first
以上のように、本第2の実施形態においては、接続構造110で受け入れた冷却用気体を内側第1空間47aおよび内側第2空間47bに移送する連通用の流路は、ロータシャフト11内に形成されている。
As described above, in the second embodiment, the communication flow path for transferring the cooling gas received by the
次に、回転電機150における冷却用気体の流れについて説明する。
Next, the flow of the cooling gas in the rotary
回転電機150に流入する冷却用気体は、まず、供給配管103から接続構造110を経由して、ロータシャフト11に形成された軸方向流路12に流入する。軸方向流路12に流入した冷却用気体は、軸方向流路12の終点に到達するまでに、第1分岐流路13a、中央分岐流路13c、および第2分岐流路13bに順次分岐していく。
The cooling gas flowing into the rotary
第1分岐流路13aに分岐した冷却用気体は、ロータシャフト11から内側第1空間47a内に流出する。内側第1空間47a内に流出した冷却用気体は、回転子巻線17の反結合側の結線部17aおよび固定子巻線22の反結合側の結線部22aを冷却しながら内側第1空間47aを通過し、空隙18に流入する。
The cooling gas branched into the first
中央分岐流路13cに分岐した冷却用気体は、ロータシャフト11から回転子鉄心15に形成された複数の回転子鉄心内ダクト16に流入する。回転子鉄心15内に形成された複数の回転子鉄心内ダクト16のそれぞれに流入した冷却用気体は、回転子鉄心15および回転子巻線17を冷却しながら回転子鉄心内ダクト16を径方向外側に向かって通過し、回転子鉄心15から空隙18に流出する。
The cooling gas branched into the central
第2分岐流路13bに分岐した冷却用気体は、ロータシャフト11から内側第2空間47b内に流出する。内側第2空間47b内に流出した冷却用気体は、回転子巻線17の結合側の結線部17bおよび固定子巻線22の結合側の結線部22bを冷却しながら内側第2空間47bを通過し、空隙18に流入する。
The cooling gas branched into the second
以上のように、3種類の流路を経た冷却用気体は、空隙18で合流し、空隙18から固定子鉄心21に形成された複数の固定子鉄心内ダクト23に流入し、固定子鉄心21および固定子巻線22を冷却しながら、固定子鉄心内ダクト23を径方向外側に向かって通過し、固定子鉄心21から径方向外側の仕切り外空間47cに流出する。
As described above, the cooling gases having passed through the three types of flow paths join at the
仕切り外空間47cに流出した冷却用気体は、結合側および反結合側に分かれた後、それぞれの軸受ブラケット45に形成された排出口49から排気配管104に流出する。
The cooling gas that has flowed out to the partition
図4は、回転電機の接続構造の構成を示す部分縦断面図である。接続構造110は、接続管111およびシール部材112を有する。
FIG. 4 is a partial longitudinal sectional view showing the configuration of the connection structure of the rotating electrical machine. The
接続管111は、一方の端部が給気口48fとなっている。給気口48fにはフランジ111aが設けられており、供給配管103と接続可能である。接続管111は、他の端部がロータシャフト11の軸方向流路12内に挿入された状態で、支持部材113により固定支持されている。
One end of the connection pipe 111 is an
シール部材112は、接続管111の外面とロータシャフト11の軸方向流路12側の内面との間を塞ぐように、接続管111の外面に取り付けられている。シール部材112は、たとえば、パッキン、オーリングなどである。材料としては、たとえば、黒鉛などが使用できる。
The seal member 112 is attached to the outer surface of the connection pipe 111 so as to close a gap between the outer surface of the connection pipe 111 and the inner surface on the
以上のように構成された本実施形態においては、回転電機150のロータシャフト11には内扇が設けられておらず、内扇を設けている場合に比べて回転電機150の軸長を短縮することができる。また、回転電機150には、冷却用気体を冷却する冷却器が設けられていない。このため、回転電機150を大幅に小型化することができる。
In the present embodiment configured as described above, the inner shaft is not provided on the
また、外部冷却器101およびファン102は、それぞれ回転電機150の構造とは独立に、それぞれ冷却機能および送風機能を確保するだけでよいので、場合によっては、それぞれの標準品等を使用することも可能となる。
In addition, since the
さらに、回転電機システム200が、回転電機150と外部冷却装置100に分割できることから、配置上の制約が少なくなり、従来よりも狭い場所でも、設置可能となるケースが増える。
Furthermore, since the rotary
以上のように、本実施形態によれば、回転電機の小型化および製造の低コスト化を図ることができる。 As described above, according to the present embodiment, downsizing of the rotating electrical machine and cost reduction of manufacturing can be achieved.
[第3の実施形態]
図5は、第3の実施形態に係る回転電機の接続構造の構成を示す部分縦断面図である。本第3の実施形態は、第2の実施形態の変形である。本第3の実施形態においては、回転電機システム200は、第2の実施形態における接続構造110に代えて接続構造120を有する。その他の点では、第2の実施形態と同様である。
Third Embodiment
FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view showing the configuration of the connection structure of the rotating electrical machine according to the third embodiment. The third embodiment is a modification of the second embodiment. In the third embodiment, the rotary
接続構造120は、接続管121、すべり部材122、および可撓性部材123を有する。
The
接続管121は、その第1の端部が可撓性部材123と同軸に可撓部材123に対向するように配されている。また、その第2の端部には、フランジ121aが設けられており、供給配管103と接続可能である。また、接続管121は、支持部材125により固定支持されている。
The connecting
すべり部材122は、円環状であり、一方の面は、ロータシャフト11の端面に接触している。すべり部材122の他方の面は、可撓性部材123と結合している。すべり部材122としては、たとえば、黒鉛などが使用できる。すべり部材122は、外周を支持部材124により軸方向のみ移動可能に支持されている。
The
可撓性部材123は、たとえば、金属製のベローズである。可撓性部材123は、すべり部材122とすべり部材に対向する接続管121との間にあって、軸方向に圧縮された状態で設けられている。この結果、可撓性部材123は、接続管121に支持されてすべり部材122をロータシャフト11の端面に押し付けている。
The
なお、本実施形態においては。軸方向流路12は必ずしもロータシャフト11の回転中心と同軸である必要はなく、また、1つではなく複数本でもよく、その点で、回転電機としての設計上の自由度が増す。
In the present embodiment, The
以上のように構成された本実施形態の接続構造120においては、すべり部材122が、取り外し可能であり、点検時にも容易に状態を確認することができ、また、容易に交換可能である。この結果、メンテナンスが容易となる。
In the
[その他の実施形態]
以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、実施形態においては、全閉形の回転電機の場合を例にとって示したが、全閉形に限らない。すなわち、開放形の場合であってもよい。
Other Embodiments
While the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. For example, in the embodiment, the case of the fully closed type rotating electric machine is shown as an example, but the present invention is not limited to the fully closed type. That is, it may be an open type.
第1の実施形態においては、ロータシャフト11の表面には、回転子鉄心15との間に軸方向に延びる軸方向流路11bが形成されている場合を例にとって示したが、たとえば、回転子巻線が設けられていても回転子での発熱が小さい場合などで、回転子鉄心部分を直接冷却しなくともよい場合には、軸方向流路11bは設けなくともよい。この場合には、回転子鉄心15に回転子鉄心内ダクト16を形成することも必要ない。
In the first embodiment, the case where the
さらに、実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Furthermore, the embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. The embodiments and the modifications thereof are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.
10…回転子、11…ロータシャフト、11a…結合部、11b…軸方向流路、12…軸方向流路、13a…第1分岐流路、13b…第2分岐流路、13c…中央分岐流路、15…回転子鉄心、16…回転子鉄心内ダクト(流路)、17…回転子巻線、17a、17b…結線部、18…空隙、20…固定子、21…固定子鉄心、22…固定子巻線、22a、22b…結線部、23…固定子鉄心内ダクト(流路)、30…軸受、40…フレーム、42a…第1の仕切り板、42b…第2の仕切り板、43a、43b…シール部、45…軸受ブラケット、47…閉空間、47a…内側第1空間、47b…内側第2空間、47c…仕切り外空間、48a、48b…給気連通管(流路)、48c、48d、48f…給気口、49…排出口、100…外部冷却装置、101…外部冷却器、102…ファン、103…供給配管、104…排気配管、110…接続構造、111…接続管、111a…フランジ、112…シール部材、113…支持部材、120…接続構造、121…接続管、121a…フランジ、122…すべり部材、123…可撓性部材、124、125…支持部材、150…回転電機、200…回転電機システム
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記回転子鉄心の径方向外側に設けられ前記軸方向に間隔をあけて径方向の流路が形成された円筒状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内部を前記軸方向に貫通し前記固定子鉄心の前記軸方向の外側部分がそれぞれ結線される固定子巻線とを有する固定子と、
前記固定子の径方向の外側に配されて前記回転子鉄心と前記固定子を収納するフレームと、
前記回転子鉄心を挟んで前記軸方向の前記ロータシャフトの両側のそれぞれで前記ロータシャフトを支持する2つの軸受と、
前記2つの軸受をそれぞれ固定支持し前記フレームの前記軸方向の端部に接続し、前記フレームとともに閉空間を形成する2つの軸受ブラケットと、
前記固定子鉄心の軸方向端部とともに前記閉空間の一部を分割して前記固定子巻線の前記軸方向の外側の結線部をそれぞれ収納し内側第1空間および内側第2空間をそれぞれ形成する第1の仕切り板および第2の仕切り板と、
を備える回転電機であって、
冷却された冷却用気体を前記閉空間に受け入れる給気口が形成され、
前記給気口から前記内側第1空間および内側第2空間のそれぞれに至る連通用の流路が形成されており、
前記冷却用気体を前記閉空間から排出するための排出口が形成されている、
ことを特徴とする回転電機。 A rotary shaft having an axially extending and rotatably supported rotor shaft, and a rotor core attached to the radially outer side of the rotor shaft and having the axially spaced apart radial flow paths. With the child,
A cylindrical stator core provided radially outward of the rotor core and having a radial flow path formed at intervals in the axial direction, and penetrates the inside of the stator core in the axial direction. A stator having a stator winding to which the axially outer portions of the stator core are respectively connected;
A frame disposed radially outward of the stator and housing the rotor core and the stator;
Two bearings for supporting the rotor shaft on both sides of the rotor shaft in the axial direction sandwiching the rotor core;
Two bearing brackets respectively fixedly supporting the two bearings and connected to the axial end of the frame and forming a closed space with the frame;
A part of the closed space is divided together with the axial end of the stator core, and the axially outer connection portions of the stator winding are accommodated to form an inner first space and an inner second space, respectively. A first partition plate and a second partition plate,
A rotating electric machine equipped with
An air inlet is formed to receive the cooled cooling gas into the closed space,
A flow passage for communication from the air supply port to each of the first inner space and the second inner space is formed,
An outlet for discharging the cooling gas from the closed space is formed.
A rotating electrical machine characterized by
受け入れた前記冷却用気体を通過させる軸方向流路と、
前記軸方向流路から前記内側第1空間および前記内側第2空間にそれぞれ連通する第1分岐流路および第2分岐流路と、
前記軸方向流路から前記回転子鉄心に連通する中央分岐流路と、
が形成されており、
前記ロータシャフトが外部冷却装置から冷却用気体を受け入れるために、前記ロータシャフトの第1の端部と前記外部冷却装置の供給配管とを接続する接続構造をさらに有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の回転電機。 The rotor shaft is
An axial flow passage for passing the received cooling gas;
A first branch channel and a second branch channel respectively communicating with the inner first space and the inner second space from the axial channel;
A central branch channel communicating with the rotor core from the axial channel;
Is formed,
The rotor shaft further includes a connection structure connecting the first end of the rotor shaft and a supply pipe of the external cooling device to receive a cooling gas from the external cooling device.
The rotary electric machine according to claim 1, characterized in that:
前記ロータシャフトの第1の端部において前記ロータシャフトの前記軸方向流路内に一端が挿入され、他端は前記供給配管と接続可能に形成されて静止支持された接続管と、
前記接続管の外面と前記ロータシャフトの内面との間を塞ぐように前記接続管の外面に取り付けられたシール部材と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の回転電機。 The connection structure is
A connecting pipe whose one end is inserted into the axial flow path of the rotor shaft at a first end of the rotor shaft, and whose other end is formed connectably with the supply pipe,
A seal member attached to the outer surface of the connecting pipe so as to close a gap between the outer surface of the connecting pipe and the inner surface of the rotor shaft;
The rotary electric machine according to claim 3, characterized in that:
前記ロータシャフトの第1の端部において前記ロータシャフトの端面と接触するように配され静止支持された円環状のすべり部材と、
その第1の端部は前記すべり部材と間隔をあけて前記すべり部材に対向し、その第2の端部は前記供給配管と接続可能に形成されて前記ロータシャフトと同軸に静止支持された接続管と、
前記すべり部材を前記ロータシャフトの第1の端部に押し付けるように、前記接続管の第1の端部の先端に同軸に取り付けられた可撓性部材と、
を有することを特徴とする請求項3に記載の回転電機。 The connection structure is
An annular sliding member disposed in stationary contact with and supported at an end face of the rotor shaft at a first end of the rotor shaft;
A first end of the connection faces the slide member at a distance from the slide member, and a second end of the connection is formed so as to be connectable to the supply pipe and is coaxially supported coaxially with the rotor shaft. With the tube,
A flexible member coaxially mounted at the distal end of the first end of the connecting tube to press the sliding member against the first end of the rotor shaft;
The rotary electric machine according to claim 3, characterized in that:
前記回転電機の冷却用気体を冷却する外部冷却装置と、
を具備し、
前記外部冷却装置は、
外部冷却器と、
前記外部冷却器と前記回転電機内に循環させる前記冷却用気体を駆動するファンと、
前記外部冷却器で冷却された前記冷却用気体を前記回転電機に導く供給配管と、
前記回転電機から排出された前記冷却用気体を前記外部冷却器に導く排気配管と、
を備えることを特徴とする回転電機システム。 A rotating electrical machine according to any one of claims 1 to 5;
An external cooling device for cooling a cooling gas of the rotating electrical machine;
Equipped with
The external cooling device is
An external cooler,
A fan for driving the cooling gas circulated in the external cooler and the rotating electric machine;
Supply piping for guiding the cooling gas cooled by the external cooler to the rotating electrical machine;
An exhaust pipe for guiding the cooling gas discharged from the rotating electrical machine to the external cooler;
An electric rotating machine system comprising:
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