JP2020072595A - Brushless rotating electric machine and exciting device cooling promotion structure - Google Patents

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JP2020072595A JP2018206567A JP2018206567A JP2020072595A JP 2020072595 A JP2020072595 A JP 2020072595A JP 2018206567 A JP2018206567 A JP 2018206567A JP 2018206567 A JP2018206567 A JP 2018206567A JP 2020072595 A JP2020072595 A JP 2020072595A
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裕介 長迫
Yusuke Nagasako
裕介 長迫
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東芝三菱電機産業システム株式会社
Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/14Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle
    • H02K9/18Arrangements for cooling or ventilating wherein gaseous cooling medium circulates between the machine casing and a surrounding mantle wherein the external part of the closed circuit comprises a heat exchanger structurally associated with the machine casing

Abstract

To improve the cooling performance of an exciting device of a brushless rotating electric machine having a rotary rectifier.SOLUTION: A brushless rotating electric machine includes a rotor having a rotor shaft 11, a rotor core, and a rotor winding, a stator having a stator core and a stator winding, an exciting device having a rotary rectifier that rotates together with the rotor shaft 11, a frame, a cooler, a cooler cover, an exciter cover, a branch pipe and a return pipe that respectively connect the exciter cover to the cooler cover and the frame, an inner fan, a ground detection device 70 attached to the rotor shaft 11 inside the exciter cover, and an exciter cooling promotion structure 80. The exciter cooling promotion structure 80 has a blades 81 supported by the ground detection device 70 and promoting the flow of a cooling gas passing through the exciter as the rotor shaft 11 rotates.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、ブラシレス回転電機および励磁装置冷却促進構造に関する。   The present invention relates to a brushless rotating electric machine and an excitation device cooling promotion structure.
同期回転電機においては、通常、固定子側に電機子巻線を設け回転子側に界磁巻線を設けている。回転子に設けられた界磁巻線への直流電力は、通常、静止側に設けられた整流器からブラシを介して供給される。このブラシはメンテナンスおよび交換が必要であることから、ブラシを不要とするために、励磁装置の整流器等を、回転子とともに回転する方式とすることによってブラシレス化を図る技術が知られている。   In a synchronous rotating electric machine, an armature winding is usually provided on the stator side and a field winding is provided on the rotor side. DC power to the field windings provided on the rotor is usually supplied from a rectifier provided on the stationary side via a brush. Since this brush requires maintenance and replacement, there is known a technique of making the rectifier of the exciter and the like rotate together with the rotor to make the brushless, in order to eliminate the need for the brush.
回転整流器等は、通常、回転子のロータシャフトを延長し、この延長部分に設けられる。また、通常、励磁装置の静止部分も、回転整流器の近傍に設けられる。   The rotary rectifier or the like usually extends the rotor shaft of the rotor and is provided in this extended portion. The stationary part of the exciter is also usually provided near the rotary rectifier.
回転電機の回転子および固定子の冷却のために、冷却用の気体が回転電機の機内の循環流路を循環している。励磁装置の整流器等の発熱に対する冷却のために、回転電機の機内の循環流路から分岐してこの冷却用気体の一部が用いられるように、分岐した流路が形成されている(特許文献1、2)。   In order to cool the rotor and the stator of the rotating electric machine, a cooling gas circulates in a circulation passage in the rotating electric machine. A branched flow path is formed so that a part of this cooling gas is used by branching from the circulation flow path inside the machine of the rotary electric machine for cooling against heat generation of the rectifier of the exciter (Patent Document 1). 1, 2).
特許第5605777号公報Japanese Patent No. 5605777 特開平8−251871号公報JP-A-8-251871
上記の事情から、回転電機の回転子および固定子の冷却機能を損なわずに、励磁装置の整流器等の発熱に対する冷却を行う必要がある。このため、効率のよい励磁装置の整流器等の発熱に対する冷却が求められている。   From the above circumstances, it is necessary to cool the heat generated by the rectifier of the exciter without impairing the cooling function of the rotor and the stator of the rotating electric machine. For this reason, efficient cooling of the rectifier of the exciter and the like against heat generation is required.
そこで、本発明は、回転整流器を有するブラシレス回転電機において、励磁装置の冷却性能の向上を図ることを目的とする。   Therefore, it is an object of the present invention to improve the cooling performance of an exciter in a brushless rotary electric machine having a rotary rectifier.
上述の目的を達成するため、本発明に係るブラシレス回転電機は、回転軸方向に延びたロータシャフトと、そのロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心と、前記回転子鉄心内を貫通する回転子巻線とを有する回転子と、前記回転子鉄心の径方向外側に配された固定子鉄心と、その固定子鉄心を貫通する固定子巻線とを有する固定子と、前記ロータシャフトとともに回転する回転整流器を有する励磁装置と、前記回転子鉄心および前記固定子を収納するフレームと、前記フレーム内の前記固定子および前記回転子を冷却する冷却用気体を冷却する冷却器と、前記フレームとともに密閉空間を構成し、前記冷却器を収納して、前記冷却用気体を前記フレーム内から流入させるための冷却器入口開口と、前記冷却用気体を前記フレーム内に流出させるための冷却器出口開口とによって前記フレームと連通する冷却器カバーと、前記励磁装置を収納し、前記密閉空間の一部を形成する励磁装置カバーと、前記励磁装置カバーと前記冷却器カバーとを接続する分岐管と、前記励磁装置カバーと前記フレームとを接続する戻り管と、前記ロータシャフトに取り付けられて前記密閉空間内の前記冷却用気体を駆動する内扇と、前記励磁装置カバー内の前記ロータシャフトに取り付けられた接地検出装置と、前記接地検出装置に支持されて、前記ロータシャフトの回転とともに前記励磁装置を通過する前記冷却用気体の流れを促進する翼を有する励磁装置冷却促進構造と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above-mentioned object, a brushless rotating electric machine according to the present invention has a rotor shaft extending in a rotation axis direction, a rotor core attached to a radial outside of the rotor shaft, and a rotor core penetrating the rotor core. A rotor having a rotor winding, a stator having a stator core arranged radially outside the rotor core, and a stator winding penetrating the stator core, and the rotor shaft. An exciter having a rotary rectifier that rotates together, a frame that houses the rotor core and the stator, a cooler that cools a cooling gas that cools the stator and the rotor in the frame, and A closed space is formed together with a frame, the cooler is housed therein, and a cooler inlet opening for allowing the cooling gas to flow in from inside the frame and the cooling gas are provided in the flare. A cooler cover that communicates with the frame by a cooler outlet opening for flowing into the frame, an exciter cover that houses the exciter and forms a part of the sealed space, the exciter cover and the A branch pipe connecting the cooler cover, a return pipe connecting the exciter device cover and the frame, an inner fan attached to the rotor shaft to drive the cooling gas in the closed space, A ground detection device attached to the rotor shaft in the exciter cover, and a blade supported by the ground detection device and promoting the flow of the cooling gas passing through the exciter together with the rotation of the rotor shaft. And an exciting device cooling promoting structure.
また、本発明に係る励磁装置冷却促進構造は、ロータシャフトと回転子鉄心と回転子巻線とを有する回転子と、固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、前記ロータシャフトとともに回転する回転整流器を有する励磁装置と、フレームと、冷却器と、前記フレームと連通する冷却器カバーと、励磁装置カバーと、前記励磁装置カバーと前記冷却器カバーとを接続する分岐管と、前記励磁装置カバーと前記フレームとを接続する戻り管と、前記フレーム内で前記ロータシャフトに取り付けられた内扇と、軸方向に前記回転整流器に隣接して前記ロータシャフトに取り付けられた接地検出装置と、を備えたブラシレス回転電機の前記励磁装置の冷却を促進する励磁装置冷却促進構造であって、前記接地検出装置に支持されて、前記ロータシャフトの回転とともに前記励磁装置を通過する冷却用気体の流れを促進する翼を有することを特徴とすることを特徴とする。   Further, the excitation device cooling promoting structure according to the present invention, together with the rotor shaft, a rotor having a rotor core and a rotor winding, a stator having a stator core and a stator winding, and the rotor shaft. An exciter having a rotating rectifier that rotates, a frame, a cooler, a cooler cover communicating with the frame, an exciter cover, a branch pipe connecting the exciter cover and the cooler cover, and A return pipe connecting the exciter cover and the frame, an inner fan attached to the rotor shaft in the frame, and a ground detection device attached to the rotor shaft adjacent to the rotary rectifier in the axial direction. An exciting device cooling promoting structure for promoting cooling of the exciting device of a brushless rotating electric machine, comprising: Characterized in that, characterized in that together with the rotation of the bets having wings that facilitate the flow of the cooling gas passing through the exciter.
本発明によれば、回転整流器を有するブラシレス回転電機において、励磁装置の冷却性能の向上を図ることができる。   According to the present invention, in a brushless rotating electric machine having a rotary rectifier, it is possible to improve the cooling performance of the exciter.
第1の実施形態に係るブラシレス回転電機の立断面図である。It is a vertical cross-sectional view of the brushless rotary electric machine according to the first embodiment. 第1の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置冷却促進構造を示す横断面図であって、図3のII−II線矢視図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the structure for promoting cooling of the excitation device of the brushless rotating electric machine according to the first embodiment, which is a view taken along the line II-II in FIG. 3. 第1の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置冷却促進構造を示す平面図であって、図2のIII−III線矢視図である。FIG. 3 is a plan view showing an excitation device cooling promotion structure of the brushless rotary electric machine according to the first embodiment, and is a view taken along the line III-III in FIG. 2. 第1の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置冷却促進構造を示す部分縦断面図であって、図3のIV−IV線矢視図である。FIG. 4 is a partial vertical cross-sectional view showing the excitation device cooling promotion structure of the brushless rotary electric machine according to the first embodiment, and is a view taken along the line IV-IV in FIG. 3. 第2の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置カバー内の構成を示す部分立断面図である。It is a fragmentary sectional elevational view showing the composition in the exciter cover of the brushless rotary electric machine concerning a 2nd embodiment. 第3の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置冷却促進構造を示す部分縦断面図である。It is a partial longitudinal cross-sectional view which shows the excitation device cooling promotion structure of the brushless rotary electric machine which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置冷却促進構造を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the excitation device cooling promotion structure of the brushless rotary electric machine which concerns on 4th Embodiment. 第4の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置冷却促進構造を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the excitation device cooling promotion structure of the brushless rotary electric machine which concerns on 4th Embodiment.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るブラシレス回転電機および励磁装置冷却促進構造について説明する。   Hereinafter, a brushless rotating electric machine and an excitation device cooling promoting structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係るブラシレス回転電機の立断面図である。ブラシレス回転電機100は、回転子10、固定子20、フレーム30、軸受32、冷却器41、励磁装置50、接地検出装置70および励磁装置冷却促進構造80を有する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of the brushless rotating electric machine according to the first embodiment. The brushless rotary electric machine 100 includes a rotor 10, a stator 20, a frame 30, a bearing 32, a cooler 41, an exciting device 50, a ground detection device 70, and an exciting device cooling promotion structure 80.
回転子10は、回転軸方向に延びたロータシャフト11と、ロータシャフト11の径方向外側に取り付けられた回転子鉄心12と、回転子鉄心12内を貫通する回転子巻線13とを有する。ロータシャフト11は、回転子鉄心12を挟んだ軸方向の両側でそれぞれ、軸受32により回転可能に支持される。   The rotor 10 has a rotor shaft 11 extending in the rotation axis direction, a rotor core 12 mounted on the outer side in the radial direction of the rotor shaft 11, and a rotor winding 13 penetrating the rotor core 12. The rotor shaft 11 is rotatably supported by bearings 32 on both axial sides of the rotor core 12.
ロータシャフト11には、回転子鉄心12とそれぞれの軸受32との間において、それぞれ内扇15が取り付けられており、ロータシャフト11の回転とともに回転する。内扇15の径方向には、仕切り板15aが設けられている。内扇15は、内扇15および仕切り板15aの軸方向の外側すなわち軸受32側の冷却用気体を、吸い込み、回転子鉄心12および固定子20側に押し出す。   Inner fans 15 are attached to the rotor shaft 11 between the rotor core 12 and the bearings 32, and rotate with the rotation of the rotor shaft 11. A partition plate 15a is provided in the radial direction of the inner fan 15. The inner fan 15 sucks the cooling gas on the outer side in the axial direction of the inner fan 15 and the partition plate 15a, that is, on the bearing 32 side, and pushes it out to the rotor core 12 and the stator 20 side.
固定子20は、空隙18を介して回転子鉄心12の径方向外側に配された円筒形状の固定子鉄心21と、固定子鉄心21内を貫通する固定子巻線22とを有する。   The stator 20 has a cylindrical stator core 21 arranged radially outside the rotor core 12 with a gap 18 in between, and a stator winding 22 penetrating the inside of the stator core 21.
フレーム30は、回転子鉄心12および固定子20を囲むようにこれらの外側に配されている。フレーム30の軸方向の両側の端部にはそれぞれ軸受ブラケット34が取り付けられている。軸受ブラケット34は、それぞれ軸受32を静止支持する。   The frame 30 is arranged outside these so as to surround the rotor core 12 and the stator 20. Bearing brackets 34 are attached to both ends of the frame 30 in the axial direction. The bearing brackets 34 each support the bearing 32 stationary.
冷却器41は、回転子10および固定子20を冷却する空気などの冷却用気体を冷却する。冷却器41は、たとえば、外気あるいは水などの冷却媒体が管内を流れる冷却管(図示せず)を有する。冷却器41は、冷却器カバー42内に収納されている。   The cooler 41 cools a cooling gas such as air that cools the rotor 10 and the stator 20. The cooler 41 has, for example, a cooling pipe (not shown) through which a cooling medium such as outside air or water flows. The cooler 41 is housed in a cooler cover 42.
フレーム30内の空間と冷却器カバー42内の空間は、冷却器入口開口43および2つの冷却器出口開口44で連通している。冷却器入口開口43は、固定子20の上方に形成されている。また、2つの冷却器出口開口44は、冷却器入口開口43を挟んで軸方向の両側に形成されている。   The space inside the frame 30 and the space inside the cooler cover 42 communicate with each other through a cooler inlet opening 43 and two cooler outlet openings 44. The cooler inlet opening 43 is formed above the stator 20. Further, the two cooler outlet openings 44 are formed on both sides in the axial direction with the cooler inlet opening 43 interposed therebetween.
励磁装置50は、回転整流器51、励磁機回転部52および励磁機固定部53を有する。回転整流器51および励磁機回転部52は、ロータシャフト11に取り付けられ、ロータシャフト11とともに回転する。励磁機固定部53は、励磁機回転部52の径方向外側に、励磁機回転部52と径方向に互に対向するように静止固定されている。   The exciter 50 has a rotary rectifier 51, an exciter rotating part 52, and an exciter fixing part 53. The rotary rectifier 51 and the exciter rotating part 52 are attached to the rotor shaft 11 and rotate together with the rotor shaft 11. The exciter fixing part 53 is stationary and fixed radially outside the exciter rotating part 52 so as to face the exciter rotating part 52 in the radial direction.
励磁装置50は、励磁装置カバー61内に収納されている。励磁装置カバー61内の空間は、分岐管62により冷却器カバー42内の空間と連通している。また、励磁装置カバー61内の空間は、戻り管63によりフレーム30内の空間と連通している。   The exciter 50 is housed in the exciter cover 61. The space inside the exciter cover 61 communicates with the space inside the cooler cover 42 through a branch pipe 62. The space inside the exciter cover 61 communicates with the space inside the frame 30 by the return pipe 63.
フレーム30、軸受ブラケット34、励磁装置カバー61および冷却器カバー42は、互いにあいまって全体として、1つの密閉空間を形成する。   The frame 30, the bearing bracket 34, the exciter cover 61, and the cooler cover 42 are combined with each other to form one sealed space as a whole.
接地検出装置70は、冷却器カバー42内で、励磁装置50よりも分岐管62に近い、すなわち、軸受32から励磁装置50よりも遠い箇所に設けられている。接地検出装置70は、第1検出輪71および第2検出輪72を有する。また、励磁装置冷却促進構造80は、励磁装置カバー61内の接地検出装置70と、軸方向には同じ箇所に設けられている。   The ground detection device 70 is provided in the cooler cover 42 closer to the branch pipe 62 than the exciter 50, that is, at a position farther from the bearing 32 than the exciter 50. The ground contact detection device 70 has a first detection wheel 71 and a second detection wheel 72. Further, the excitation device cooling promotion structure 80 is provided in the same position as the ground detection device 70 in the excitation device cover 61 in the axial direction.
図2は、第1の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置冷却促進構造を示す横断面図であって、図3のII−II線矢視図である。図3は、平面図であって、図2のIII−III線矢視図である。また、図4は、部分縦断面図であって、図3のIV−IV線矢視図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure for promoting cooling of the excitation device of the brushless rotating electric machine according to the first embodiment, and is a view taken along the line II-II in FIG. FIG. 3 is a plan view and is a view taken along the line III-III in FIG. 4 is a partial vertical cross-sectional view taken along the line IV-IV of FIG.
接地検出装置70は、回転子10の地絡の検出のために設けられている。前述のように、接地検出装置70は、軸方向に互いに隣接して配された第1検出輪71および第2検出輪72を有する。いずれも、ロータシャフト11を囲むように環状に形成されている。   The ground contact detection device 70 is provided to detect a ground fault of the rotor 10. As described above, the ground contact detection device 70 has the first detection wheel 71 and the second detection wheel 72 arranged adjacent to each other in the axial direction. Both are formed in an annular shape so as to surround the rotor shaft 11.
第1検出輪71は、絶縁輪71aを介してロータシャフト11まわりに取り付けられており、ロータシャフト11とは電気的に絶縁されている。また、第1検出輪71と励磁機回転部52とは、接続導体71bにより電気的に接続されている。   The first detection wheel 71 is attached around the rotor shaft 11 via an insulating wheel 71a and is electrically insulated from the rotor shaft 11. The first detection wheel 71 and the exciter rotating part 52 are electrically connected by the connection conductor 71b.
第1検出輪71は、直接、内面をロータシャフト11の外表面に密着してロータシャフト11のまわりに取り付けられている。第1検出輪71と第2検出輪72は、それぞれ、図示しない地絡判定回路に接続され、第1検出輪71と第2検出輪72との間の電圧の変化、あるいは第1検出輪71と第2検出輪72との間の電流発生の有無等により、ロータシャフト11の地絡発生の有無が判定される。   The first detection wheel 71 is mounted around the rotor shaft 11 so that the inner surface thereof directly adheres to the outer surface of the rotor shaft 11. The first detection wheel 71 and the second detection wheel 72 are respectively connected to a ground fault determination circuit (not shown), and the change in the voltage between the first detection wheel 71 and the second detection wheel 72 or the first detection wheel 71. Whether or not a ground fault has occurred in the rotor shaft 11 is determined based on whether or not a current has occurred between the second detection wheel 72 and the second detection wheel 72.
励磁装置冷却促進構造80は、第1検出輪71、複数の取り付け部82、および複数の翼81を有する。それぞれの翼81は、それぞれの取り付け部82にたとえば溶接により結合されている。翼81の取り付けられたそれぞれの取り付け部82は、第1検出輪71の軸方向の環状の端面に、周方向に互いに間隔をおいて取り付けられている。取り付け部82に貫通孔を形成しこれに固定ボルト83を貫通させ、第1検出輪71に形成された目ねじを有する穴と嵌合させる等により、それぞれの取り付け部82の第1検出輪71への取り付けを行う。   The excitation device cooling promotion structure 80 has a first detection wheel 71, a plurality of mounting portions 82, and a plurality of blades 81. Each wing 81 is connected to each mounting portion 82 by, for example, welding. The respective attachment portions 82 to which the blades 81 are attached are attached to the axially annular end surface of the first detection wheel 71 at intervals in the circumferential direction. By forming a through hole in the mounting portion 82, penetrating the fixing bolt 83 into the through hole, and fitting the fixing bolt 83 into the hole having the eye screw formed in the first detection wheel 71, for example, the first detection wheel 71 of each mounting portion 82 is formed. Attach to.
翼81は、取り付け部82との結合部から径方向外側に延びている。翼81は、軸方向に冷却用気体を駆動可能な形状に形成されている。すなわち、軸流ファンと同様に作用する。   The blade 81 extends outward in the radial direction from the joint with the attachment portion 82. The blade 81 is formed in a shape capable of driving the cooling gas in the axial direction. That is, it operates similarly to an axial fan.
なお、以上は、取り付け部82および翼81を第1検出輪71に取り付けられた場合を例にとって示したが、第2検出輪72に取り付けてもよい。あるいは、両方に取り付けてもよい。   In the above, the case where the attachment portion 82 and the blade 81 are attached to the first detection wheel 71 has been shown as an example, but they may be attached to the second detection wheel 72. Alternatively, it may be attached to both.
次の、このように構成された本実施形態によるブラシレス回転電機100および励磁装置冷却促進構造80の作用を説明する。   Next, the operation of the brushless rotary electric machine 100 and the excitation device cooling promotion structure 80 according to the present embodiment configured as described above will be described.
ロータシャフト11の回転に伴い、内扇15が回転し、フレーム30内の冷却用気体を駆動する。冷却用気体は、内扇15により、軸方向の両外側から回転子鉄心12および固定子20の方向に送られ、回転子鉄心12、回転子巻線13、固定子鉄心21および固定子巻線22を冷却しながら通過した後、固定子20の径方向に押し出される。   With the rotation of the rotor shaft 11, the inner fan 15 rotates and drives the cooling gas in the frame 30. The cooling gas is sent by the inner fan 15 from both outer sides in the axial direction toward the rotor core 12 and the stator 20, and the rotor core 12, the rotor winding 13, the stator iron core 21 and the stator winding 20. After passing through 22 while being cooled, it is extruded in the radial direction of the stator 20.
固定子20の径方向に押し出された冷却用気体は、冷却器入口開口43から冷却器カバー42内に流入する。冷却器カバー42内に流入した冷却用気体は、冷却器41で冷却された後に、冷却器41から流出し、2つの冷却器出口開口44からフレーム30内に流入する。それぞれフレーム30内に流入した冷却用気体は、再び、内扇15に流入する。   The cooling gas extruded in the radial direction of the stator 20 flows into the cooler cover 42 through the cooler inlet opening 43. The cooling gas flowing into the cooler cover 42 is cooled by the cooler 41, then flows out from the cooler 41, and flows into the frame 30 from the two cooler outlet openings 44. The cooling gas that has flowed into each frame 30 flows into the inner fan 15 again.
また、冷却器41より流出した冷却用気体の一部は、分岐管62に流入し、励磁装置カバー61内に流入し、励磁装置カバー61内を通過した後、戻り管63からフレーム30内に戻り、一方の冷却器出口開口44からフレーム30内に流入した冷却用気体と合流する。   A part of the cooling gas flowing out from the cooler 41 flows into the branch pipe 62, flows into the exciter cover 61, passes through the exciter cover 61, and then returns from the return pipe 63 into the frame 30. It returns and merges with the cooling gas that has flowed into the frame 30 from one of the cooler outlet openings 44.
励磁装置カバー61内に流入した冷却用気体は、まず、接地検出装置70および励磁装置冷却促進構造80を通過する。この際、励磁装置冷却促進構造80の複数の翼81により、下流側の励磁装置50側に駆動され、励磁装置50の回転整流器51などの発熱部を冷却する。   The cooling gas flowing into the exciter cover 61 first passes through the ground detection device 70 and the exciter cooling promotion structure 80. At this time, the plurality of blades 81 of the exciter device cooling promotion structure 80 drives the downstream exciter device 50 to cool the heat generating portion such as the rotary rectifier 51 of the exciter device 50.
以上のように、本実施形態によれば、回転整流器51を有するブラシレス回転電機100において、接地検出装置70の第1検出輪71および第2検出輪72を励磁装置カバー61内に設置し、これに励磁装置冷却促進構造80を取り付けることにより、励磁装置50の冷却性能の向上を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, in the brushless rotary electric machine 100 having the rotary rectifier 51, the first detection wheel 71 and the second detection wheel 72 of the ground detection device 70 are installed in the exciter device cover 61, and The cooling performance of the exciter 50 can be improved by attaching the exciter cooling promotion structure 80 to the.
[第2の実施形態]
図5は、第2の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置カバー内の構成を示す部分立断面図である。
[Second Embodiment]
FIG. 5 is a partial vertical cross-sectional view showing the configuration inside the exciter cover of the brushless rotary electric machine according to the second embodiment.
本実施形態は、第1の実施形態の変形である。本実施形態においては、接地検出装置70および励磁装置冷却促進構造80のロータシャフト11上の軸方向の位置が、第1の実施形態と異なる。   This embodiment is a modification of the first embodiment. In this embodiment, the positions of the ground detection device 70 and the excitation device cooling promotion structure 80 on the rotor shaft 11 in the axial direction are different from those in the first embodiment.
すなわち、第1の実施形態においては、接地検出装置70および励磁装置冷却促進構造80は、励磁装置50を挟んで軸受32の反対側に配されている。一方、本第2の実施形態においては、接地検出装置70および励磁装置冷却促進構造80は、回転整流器51の上流側で、かつ励磁機回転部52の下流側に配されている。   That is, in the first embodiment, the ground detection device 70 and the excitation device cooling promotion structure 80 are arranged on the opposite side of the bearing 32 with the excitation device 50 sandwiched therebetween. On the other hand, in the second embodiment, the ground detection device 70 and the exciter device cooling promotion structure 80 are arranged on the upstream side of the rotary rectifier 51 and on the downstream side of the exciter rotating part 52.
また、本第2の実施形態においては、励磁装置冷却促進構造80は、ガイド84を有する。ガイド84は、複数の翼81の径方向外側から、回転整流器51の径方向外側まで曲面状に延びており、冷却用気体の流れをガイドする。その他の点では、本実施形態は、第1の実施形態と同様である。   Further, in the second embodiment, the exciter device cooling promotion structure 80 has a guide 84. The guide 84 extends in a curved surface from the outside in the radial direction of the blades 81 to the outside in the radial direction of the rotary rectifier 51, and guides the flow of the cooling gas. In other respects, the present embodiment is similar to the first embodiment.
多くの場合、励磁装置50においては、特に回転整流器51での発熱量が大きい。したがって、回転整流器51の冷却を加速することにより冷却効率を上昇させることができる。   In many cases, in the exciting device 50, the amount of heat generated by the rotary rectifier 51 is particularly large. Therefore, the cooling efficiency can be increased by accelerating the cooling of the rotary rectifier 51.
[第3の実施形態]
図6は、第3の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置冷却促進構造を示す部分縦断面図である。
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a partial vertical cross-sectional view showing the structure for promoting cooling of the exciter of the brushless rotary electric machine according to the third embodiment.
本第3の実施形態は、第1の実施形態の変形である。本第3の実施形態は、複数の翼81の第1検出輪71への取り付け部82aの構成が第1の実施形態と異なる。その他の点は、第1の実施形態と同様である。   The third embodiment is a modification of the first embodiment. The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the attachment portion 82a of the plurality of blades 81 to the first detection wheel 71. Other points are the same as those in the first embodiment.
取り付け部82aは、第1検出輪71の径方向外側表面および両側の端面の径方向外側領域の部分を覆うように、第1検出輪71の径方向外側に配されている。取り付け部82aは、図示していないが、周方向に分割されており、互いに例えばボルト・ナット等により着脱可能に結合されている。複数の翼81は、取り付け部82aの径方向外側の表面に互いに周方向に間隔をおいて取り付けられている。   The mounting portion 82a is arranged on the radially outer side of the first detection wheel 71 so as to cover the radially outer surface of the first detection wheel 71 and portions of the radially outer areas of the end faces on both sides. Although not shown, the mounting portion 82a is divided in the circumferential direction and is detachably coupled to each other by, for example, bolts and nuts. The plurality of blades 81 are attached to the radially outer surface of the attachment portion 82a at intervals in the circumferential direction.
このように形成することにより、取り付け部82aと複数の翼81をセットにして交換することができる。これは、たとえば、ブラシレス回転電機100の組み立て時に、励磁装置冷却促進構造80の性能を確認する際の工程の短縮化をもたらす。   By forming in this way, the attachment part 82a and the plurality of blades 81 can be replaced as a set. This brings about shortening of the process of confirming the performance of the excitation device cooling promotion structure 80, for example, when assembling the brushless rotary electric machine 100.
[第4の実施形態]
図7は、第4の実施形態に係るブラシレス回転電機の励磁装置冷却促進構造を示す横断面図である。また、図8は、励磁装置冷却促進構造を示す斜視図である。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an exciter device cooling promotion structure of the brushless rotary electric machine according to the fourth embodiment. Further, FIG. 8 is a perspective view showing a structure for promoting cooling of the exciter.
本第4の実施形態は、第3の実施形態の変形である。本実施形態における励磁装置冷却促進構造90は、第3の実施形態における励磁装置冷却促進構造80と同様の構成であるが、取り付け部92の形状が異なり、翼91が取り付けられた円筒部分の一方の端部に、開口92aを有する円板が結合した形状である。なお、図示していないが、周方向に分割されており、互いに例えばボルト・ナット等により着脱可能に結合されている点では、第3の実施形態と同様である。取り付け部92は、固定ボルト93により、接地検出装置70の第1検出輪71または第2検出輪72のいずれかあるいは両方に取り付けられる。   The fourth embodiment is a modification of the third embodiment. The exciter device cooling promotion structure 90 according to the present embodiment has the same structure as the exciter device cooling promotion structure 80 according to the third embodiment, but the shape of the attachment portion 92 is different, and one of the cylindrical portions to which the blades 91 are attached is attached. It has a shape in which a disk having an opening 92a is coupled to the end portion of. Although not shown, it is similar to the third embodiment in that it is divided in the circumferential direction and is detachably coupled to each other by, for example, bolts and nuts. The attachment portion 92 is attached to either or both of the first detection wheel 71 and the second detection wheel 72 of the ground contact detection device 70 with a fixing bolt 93.
本実施形態は、第3の実施形態とともに、接地検出装置70への取り付け構造の多様性を与えるものである。   The present embodiment, together with the third embodiment, provides a variety of attachment structures to the ground detection device 70.
[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、ロータシャフトが水平方向に延びている水平型の回転電機の場合を例にとって示したが、これに限定されない。たとえば、ロータシャフトが鉛直方向に延びるタテ型の回転電機の場合であってもよい。
[Other Embodiments]
Although 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 where the rotor shaft is a horizontal rotary electric machine in which the rotor shaft extends in the horizontal direction has been described as an example, but the present invention is not limited to this. For example, it may be a vertical rotating electric machine in which the rotor shaft extends in the vertical direction.
また、実施形態においては、励磁装置冷却促進構造80の翼81は、第1検出輪71によって支持されている場合を例にとって示したが、これに限定されない。すなわち、励磁装置冷却促進構造80の翼81が、第2検出輪72によって支持されている場合であってもよい。あるいは、第1検出輪71および第2検出輪72のそれぞれに取り付けられ支持されている場合であってもよい。   Further, in the embodiment, the blade 81 of the excitation device cooling promotion structure 80 is shown as an example in which it is supported by the first detection wheel 71, but the present invention is not limited to this. That is, the blade 81 of the excitation device cooling promotion structure 80 may be supported by the second detection wheel 72. Alternatively, the first detection wheel 71 and the second detection wheel 72 may be attached and supported respectively.
また、たとえば、第2の実施形態の特徴と第3の実施形態の特徴を組み合わせてもよい。   Further, for example, the features of the second embodiment and the features of the third embodiment may be combined.
さらに、これらの実施形態は、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。これら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, these embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. The embodiments and their modifications are included in the scope of the invention and the scope thereof, and are included in the invention described in the claims and the scope of equivalents thereof.
10…回転子、11…ロータシャフト、12…回転子鉄心、13…回転子巻線、15…内扇、15a…仕切り板、18…空隙、20…固定子、21…固定子鉄心、22…固定子巻線、30…フレーム、32…軸受、34…軸受ブラケット、41…冷却器、42…冷却器カバー、43…冷却器入口開口、44…冷却器出口開口、50…励磁装置、51…回転整流器、52…励磁機回転部、53…励磁機固定部、61…励磁装置カバー、62…分岐管、63…戻り管、70…接地検出装置、71…第1検出輪、71a…絶縁輪、71b…接続導体、72…第2検出輪、80…励磁装置冷却促進構造、81…翼、82、82a…取り付け部、83…固定ボルト、84…ガイド、90…励磁装置冷却促進構造、91…翼、92…取り付け部、92a…開口、93…固定ボルト、100…ブラシレス回転電機   10 ... Rotor, 11 ... Rotor shaft, 12 ... Rotor core, 13 ... Rotor winding, 15 ... Inner fan, 15a ... Partition plate, 18 ... Void, 20 ... Stator, 21 ... Stator core, 22 ... Stator winding, 30 ... Frame, 32 ... Bearing, 34 ... Bearing bracket, 41 ... Cooler, 42 ... Cooler cover, 43 ... Cooler inlet opening, 44 ... Cooler outlet opening, 50 ... Exciter, 51 ... Rotary rectifier, 52 ... Exciter rotating part, 53 ... Exciter fixing part, 61 ... Exciter cover, 62 ... Branch pipe, 63 ... Return pipe, 70 ... Ground detecting device, 71 ... First detecting wheel, 71a ... Insulating wheel , 71b ... Connection conductor, 72 ... Second detection wheel, 80 ... Exciting device cooling promoting structure, 81 ... Wing, 82, 82a ... Attachment part, 83 ... Fixing bolt, 84 ... Guide, 90 ... Exciting device cooling promoting structure, 91 ... wings, 92 ... mounting part, 92a ... Mouth, 93 ... fixing bolts, 100 ... brushless rotary electric machine

Claims (5)

  1. 回転軸方向に延びたロータシャフトと、そのロータシャフトの径方向外側に取り付けられた回転子鉄心と、前記回転子鉄心内を貫通する回転子巻線とを有する回転子と、
    前記回転子鉄心の径方向外側に配された固定子鉄心と、その固定子鉄心を貫通する固定子巻線とを有する固定子と、
    前記ロータシャフトとともに回転する回転整流器を有する励磁装置と、
    前記回転子鉄心および前記固定子を収納するフレームと、
    前記フレーム内の前記固定子および前記回転子を冷却する冷却用気体を冷却する冷却器と、
    前記フレームとともに密閉空間を構成し、前記冷却器を収納して、前記冷却用気体を前記フレーム内から流入させるための冷却器入口開口と、前記冷却用気体を前記フレーム内に流出させるための冷却器出口開口とによって前記フレームと連通する冷却器カバーと、
    前記励磁装置を収納し、前記密閉空間の一部を形成する励磁装置カバーと、
    前記励磁装置カバーと前記冷却器カバーとを接続する分岐管と、
    前記励磁装置カバーと前記フレームとを接続する戻り管と、
    前記フレーム内で前記ロータシャフトに取り付けられて前記密閉空間内の前記冷却用気体を駆動する内扇と、
    前記励磁装置カバー内の前記ロータシャフトに取り付けられた接地検出装置と、
    前記接地検出装置に支持されて、前記ロータシャフトの回転とともに前記励磁装置を通過する前記冷却用気体の流れを促進する翼を有する励磁装置冷却促進構造と、
    を備えることを特徴とするブラシレス回転電機。
    A rotor having a rotor shaft extending in the direction of the rotation axis, a rotor core attached to the outer side in the radial direction of the rotor shaft, and a rotor winding penetrating the rotor core,
    A stator having a stator core arranged radially outside the rotor core, and a stator winding penetrating the stator core;
    An exciting device having a rotary rectifier that rotates together with the rotor shaft,
    A frame that houses the rotor core and the stator,
    A cooler for cooling the cooling gas for cooling the stator and the rotor in the frame;
    A cooler inlet opening for forming a closed space together with the frame, accommodating the cooler, and allowing the cooling gas to flow in from the frame, and cooling for causing the cooling gas to flow into the frame. A cooler cover that communicates with the frame by a cooler outlet opening,
    An exciter cover that houses the exciter and forms a part of the closed space,
    A branch pipe connecting the exciter cover and the cooler cover,
    A return pipe connecting the exciter cover and the frame,
    An inner fan attached to the rotor shaft in the frame to drive the cooling gas in the closed space;
    A ground detection device attached to the rotor shaft in the exciter cover;
    An exciter cooling promotion structure having vanes that are supported by the ground detection device and that promote the flow of the cooling gas that passes through the exciter as the rotor shaft rotates,
    A brushless rotating electric machine comprising:
  2. 前記接地検出装置は、
    励磁装置カバー内で前記ロータシャフトに絶縁輪を介して取り付けられた第1検出輪と、
    前記第1検出輪と電気的に絶縁されて前記第1検出輪と軸方向に隣接して前記ロータシャフトに取り付けられた第2検出輪と、
    を有し、
    前記励磁装置冷却促進構造は、前記第1検出輪および前記第2検出輪の少なくとも一方に支持されていることを特徴とする請求項1に記載のブラシレス回転電機。
    The ground detection device,
    A first detection wheel attached to the rotor shaft via an insulating wheel in the exciter cover;
    A second detection wheel electrically attached to the first detection wheel and axially adjacent to the first detection wheel and attached to the rotor shaft;
    Have
    The brushless rotary electric machine according to claim 1, wherein the excitation device cooling promotion structure is supported by at least one of the first detection wheel and the second detection wheel.
  3. 前記励磁装置冷却促進構造は、
    前記第1検出輪および前記第2検出輪の少なくとも一方に取り付けられた取り付け部を有し、
    前記翼は、前記取り付け部に結合して径方向外側に拡がっている、
    ことを特徴とする請求項2に記載のブラシレス回転電機。
    The excitation device cooling promotion structure,
    A mounting portion mounted on at least one of the first detection wheel and the second detection wheel,
    The wing is connected to the mounting portion and extends radially outward,
    The brushless rotating electric machine according to claim 2, wherein.
  4. 前記冷却用気体が、前記冷却器カバー内から前記分岐管を経由して前記励磁装置カバー内に流入し、前記冷却器カバー内を通過した後に前記戻り管を経由して前記フレーム内に流入する流路において、前記接地検出装置は、前記回転整流器の上流側に配されて、
    前記励磁装置冷却促進構造は、前記翼の径方向外側に前記回転整流器までの前記冷却用気体の流れをガイドするガイドを有することを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載のブラシレス回転電機。
    The cooling gas flows from the inside of the cooler cover into the exciter cover via the branch pipe, passes through the inside of the cooler cover, and then flows into the frame via the return pipe. In the flow path, the ground detection device is arranged on the upstream side of the rotary rectifier,
    The said exciter cooling promotion structure has the guide which guides the flow of the said cooling gas to the said rotary rectifier to the radial outer side of the said blade, The claim | item 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. The brushless rotating electric machine described.
  5. ロータシャフトと回転子鉄心と回転子巻線とを有する回転子と、固定子鉄心と固定子巻線とを有する固定子と、前記ロータシャフトとともに回転する回転整流器を有する励磁装置と、フレームと、冷却器と、前記フレームと連通する冷却器カバーと、励磁装置カバーと、前記励磁装置カバーと前記冷却器カバーとを接続する分岐管と、前記励磁装置カバーと前記フレームとを接続する戻り管と、前記フレーム内で前記ロータシャフトに取り付けられた内扇と、軸方向に前記回転整流器に隣接して前記ロータシャフトに取り付けられた接地検出装置と、を備えたブラシレス回転電機の前記励磁装置の冷却を促進する励磁装置冷却促進構造であって、
    前記接地検出装置に支持されて、前記ロータシャフトの回転とともに前記励磁装置を通過する冷却用気体の流れを促進する翼を有することを特徴とすることを特徴とする励磁装置冷却促進構造。
    A rotor having a rotor shaft, a rotor core, and a rotor winding, a stator having a stator core and a stator winding, an exciter having a rotary rectifier that rotates together with the rotor shaft, and a frame, A cooler, a cooler cover that communicates with the frame, an exciter cover, a branch pipe that connects the exciter cover and the cooler cover, and a return pipe that connects the exciter cover and the frame. Cooling the exciter of a brushless rotary electric machine comprising: an inner fan attached to the rotor shaft in the frame; and a ground detection device attached to the rotor shaft axially adjacent to the rotary rectifier. An exciting device cooling promoting structure for promoting
    An exciter cooling promotion structure characterized in that it has blades supported by the ground detection device to promote the flow of the cooling gas passing through the exciter as the rotor shaft rotates.
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