JP2024059426A - Reluctance rotating electric machine - Google Patents

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Abstract

【課題】固定子を効率的に冷却できる新規な構成のリラクタンス回転電機を得る。【解決手段】リラクタンス回転電機は、固定子と、回転子と、を備える。回転子の回転子鉄心31は、複数の磁性板51と、複数の磁性板51を軸方向に挟んだ二つの押さえ板と、二つの磁性板51の間に配置された間隔板71と、を有する。間隔板71には、回転中心軸の周方向に間隔をあけて位置した複数の凸部71eと、回転中心軸の径方向の外側に開放された凹部71fとが周方向に交互に設けられている。【選択図】図3[Problem] To obtain a reluctance rotating electric machine with a new configuration that can efficiently cool the stator. [Solution] A reluctance rotating electric machine includes a stator and a rotor. A rotor core 31 of the rotor has a plurality of magnetic plates 51, two pressing plates that axially sandwich the plurality of magnetic plates 51, and a spacer plate 71 arranged between the two magnetic plates 51. The spacer plate 71 is provided with a plurality of protrusions 71e spaced apart in the circumferential direction of the central axis of rotation, and recesses 71f that are open radially outward from the central axis of rotation, which are alternately provided in the circumferential direction. [Selected Figure] Figure 3

Description

本発明は、リラクタンス回転電機に関する。 The present invention relates to a reluctance rotating electric machine.

従来、固定子と、回転子とを備えるリラクタンス回転電機がある。 Conventionally, there is a reluctance rotating electric machine that has a stator and a rotor.

特開2022-103103号公報JP 2022-103103 A

この種のリラクタンス回転電機では、固定子を効率的に冷却できれば有益である。 In this type of reluctance rotating machine, it is beneficial to be able to cool the stator efficiently.

そこで、本発明の課題の一つは、固定子を効率的に冷却できる新規な構成のリラクタンス回転電機を得ることである。 Therefore, one of the objectives of the present invention is to provide a reluctance rotating electric machine with a new configuration that can efficiently cool the stator.

本発明の実施形態のリラクタンス回転電機は、固定子と、一部が前記固定子の内側に位置し回転中心軸まわりに回転可能なシャフトと、前記固定子の内側に位置し前記シャフトに固定された回転子鉄心と、を有した回転子と、を備え、前記回転子鉄心は、前記回転中心軸の軸方向に並び、磁性体によって構成され、フラックスバリアが設けられた複数の磁性板と、前記複数の磁性板を前記軸方向に挟んだ二つの押さえ板と、前記軸方向で隣り合う二つの前記磁性板の間に配置された間隔板と、を有し、前記押さえ板には、当該押さえ板を前記軸方向に貫通し前記フラックスバリアと前記軸方向に並んだ開口部が設けられ、前記間隔板には、前記回転中心軸の周方向に間隔をあけて位置した複数の凸部と、前記間隔板を前記軸方向に貫通するとともに前記回転中心軸の径方向の外側に開放され前記フラックスバリアおよび前記開口部と前記軸方向に並んだ凹部と、が周方向に交互に設けられている。 The reluctance rotating electric machine according to an embodiment of the present invention includes a rotor having a stator, a shaft that is partially located inside the stator and can rotate around a rotation axis, and a rotor core that is located inside the stator and fixed to the shaft. The rotor core includes a plurality of magnetic plates that are arranged in the axial direction of the rotation axis and are made of a magnetic material and are provided with a flux barrier, two pressure plates that sandwich the plurality of magnetic plates in the axial direction, and a spacer plate that is arranged between the two magnetic plates adjacent in the axial direction. The pressure plate has an opening that penetrates the pressure plate in the axial direction and is aligned with the flux barrier in the axial direction, and the spacer plate has a plurality of protrusions that are spaced apart in the circumferential direction of the rotation axis, and recesses that penetrate the spacer in the axial direction and are open to the radial outside of the rotation axis and are aligned with the flux barrier and the opening in the axial direction, which are alternately provided in the circumferential direction.

本発明の実施形態によれば、固定子を効率的に冷却できる新規な構成のリラクタンス回転電機を得ることができる。 According to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain a reluctance rotating electric machine with a new configuration that can efficiently cool the stator.

図1は、実施形態の全閉外扇形回転電機の構成の例示的な断面図である。FIG. 1 is an exemplary cross-sectional view of a configuration of a totally enclosed fan-cooled rotating electric machine according to an embodiment. 図2は、実施形態の全閉外扇形回転電機における回転電機本体の例示的な断面図である。FIG. 2 is an exemplary cross-sectional view of a rotating electric machine body in a totally enclosed fan-cooled rotating electric machine according to the embodiment. 図3は、実施形態の回転電機本体の回転子鉄心の一部の例示的な斜視図である。FIG. 3 is an exemplary perspective view of a portion of a rotor core of a rotating electric machine body according to the embodiment. 図4は、実施形態の回転子鉄心の回転子鋼板の例示的な正面図である。FIG. 4 is an exemplary front view of a rotor steel plate of a rotor core according to an embodiment. 図5は、実施形態の回転子鉄心の間隔板の例示的な正面図である。FIG. 5 is an exemplary front view of a rotor core spacing plate according to an embodiment. 図6は、実施形態の回転子鉄心の押さえ板の例示的な正面図である。FIG. 6 is an exemplary front view of a rotor core retainer plate according to an embodiment. 図7は、実施形態の回転子鉄心のシールド板の例示的な正面図である。FIG. 7 is an exemplary front view of a shield plate of a rotor core according to an embodiment. 図8は、実施形態の回転電機本体の回転子鉄心の一部の例示的な平面図である。FIG. 8 is an exemplary plan view of a portion of a rotor core of a rotating electric machine body according to the embodiment. 図9は、実施形態の回転電機本体の回転子鉄心の一部の例示的な平面図である。FIG. 9 is an exemplary plan view of a portion of a rotor core of a rotating electric machine body according to an embodiment.

以下、本発明の例示的な実施形態が開示される。以下に示される実施形態の構成、ならびに当該構成によってもたらされる作用および効果は、一例である。本発明は、以下の実施形態に開示される構成以外によっても実現可能である。また、本発明によれば、構成によって得られる種々の効果のうち少なくとも一つを得ることが可能である。 Below, exemplary embodiments of the present invention are disclosed. The configurations of the embodiments shown below, and the actions and effects brought about by said configurations, are merely examples. The present invention can also be realized with configurations other than those disclosed in the following embodiments. Furthermore, according to the present invention, it is possible to obtain at least one of the various effects obtained by the configurations.

また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実と異なる場合がある。また、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、本明細書では、序数は、部品や、部材、部位、位置、方向等を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。 The drawings are schematic, and the dimensional relationships and ratios of each element may differ from reality. The drawings may also include parts with different dimensional relationships and ratios. In this specification, ordinal numbers are used only to distinguish between parts, members, locations, positions, directions, etc., and do not indicate order or priority.

<全閉外扇形回転電機1の構成>
図1は、実施形態の全閉外扇形回転電機1の構成の例示的な断面図である。
<Configuration of totally enclosed fan-cooled rotating electric machine 1>
FIG. 1 is an exemplary cross-sectional view of a configuration of a totally enclosed fan-cooled rotating electric machine 1 according to an embodiment.

図1に示されるように、全閉外扇形回転電機1は、回転動作を行う回転電機本体2と、冷却器3と、を備える。また、全閉外扇形回転電機1の内部には、回転電機本体2と冷却器3とに亘って、空気などの冷却用気体で満たされた閉空間4が設けられている。回転電機本体2の発熱によって加熱された閉空間4の気体(以後、冷却用気体とも称する)が冷却器3にて外気と熱交換されることにより、回転電機本体2が冷却される。全閉外扇形回転電機1は、リラクタンス回転電機の一例である。冷却用気体は、気体の一例である。 As shown in FIG. 1, the totally enclosed fan-cooled rotating electric machine 1 includes a rotating electric machine main body 2 that rotates, and a cooler 3. Inside the totally enclosed fan-cooled rotating electric machine 1, a closed space 4 filled with a cooling gas such as air is provided between the rotating electric machine main body 2 and the cooler 3. The gas in the closed space 4 that is heated by the heat generated by the rotating electric machine main body 2 (hereinafter also referred to as the cooling gas) is heat exchanged with outside air in the cooler 3, thereby cooling the rotating electric machine main body 2. The totally enclosed fan-cooled rotating electric machine 1 is an example of a reluctance rotating electric machine. The cooling gas is an example of a gas.

<回転電機本体2の構成>
回転電機本体2は、例えば、リラクタンスモータ(電動機)である。なお、回転電機本体2は、発電機であってもよい。
<Configuration of Rotating Electric Machine Body 2>
The rotating electrical machine body 2 is, for example, a reluctance motor (electric motor). The rotating electrical machine body 2 may also be a generator.

回転電機本体2は、筐体11と、回転子12と、固定子13と、二つの軸受16とを備える。 The rotating electric machine body 2 comprises a housing 11, a rotor 12, a stator 13, and two bearings 16.

本明細書において、便宜上、軸方向、径方向、および周方向が定義される。軸方向は、回転中心軸Ax1に沿う方向である。径方向は、回転中心軸Ax1と直交する方向である。周方向は、回転中心軸Ax1まわりに回転する方向である。 In this specification, for convenience, the axial direction, radial direction, and circumferential direction are defined. The axial direction is the direction along the central axis of rotation Ax1. The radial direction is the direction perpendicular to the central axis of rotation Ax1. The circumferential direction is the direction of rotation around the central axis of rotation Ax1.

回転中心軸Ax1は、回転電機本体2における回転子12の回転の中心であり、例えば回転子12のシャフト14の中心を通る仮想的な直線である。 The central axis of rotation Ax1 is the center of rotation of the rotor 12 in the rotating electric machine body 2, and is, for example, an imaginary straight line passing through the center of the shaft 14 of the rotor 12.

筐体11は、フレーム21と、二つの軸受ブラケット122とを有する。フレーム21は、回転中心軸Ax1を囲む略円筒状に形成されている。固定子13と、回転子12の一部とは、フレーム21の内側に配置されている。 The housing 11 has a frame 21 and two bearing brackets 122. The frame 21 is formed in a generally cylindrical shape surrounding the central axis of rotation Ax1. The stator 13 and a part of the rotor 12 are disposed inside the frame 21.

二つの軸受ブラケット122は、軸方向におけるフレーム21の両端部に接続されている。軸受ブラケット122は、フレーム21の内部の空間を塞ぐ。軸受ブラケット122のそれぞれは、対応する軸受16を支持している。軸受ブラケット122は、壁とも称される。 Two bearing brackets 122 are connected to both ends of the frame 21 in the axial direction. The bearing brackets 122 close the space inside the frame 21. Each of the bearing brackets 122 supports a corresponding bearing 16. The bearing brackets 122 are also referred to as walls.

二つの軸受16は、二つの軸受ブラケット122に設けられ、回転子鉄心31に対して軸方向の一方側と他方側とに位置している。すなわち、二つの軸受16の間に回転子鉄心31が位置している。 The two bearings 16 are mounted on two bearing brackets 122 and are located on one axial side and the other axial side of the rotor core 31. In other words, the rotor core 31 is located between the two bearings 16.

固定子13は、固定子鉄心19と、固定子巻線20とを有する。固定子鉄心19は、フレーム21に固定されている。 The stator 13 has a stator core 19 and a stator winding 20. The stator core 19 is fixed to a frame 21.

図2は、実施形態の全閉外扇形回転電機1における回転電機本体2の例示的な断面図である。 Figure 2 is an exemplary cross-sectional view of the rotating electric machine body 2 in a totally enclosed fan-cooled rotating electric machine 1 according to an embodiment.

図1および図2に示されるように、固定子鉄心19は、回転中心軸Ax1を囲む略円筒状に形成されている。図2に示されるように、固定子鉄心19は、互いに軸方向に重ねられた複数の固定子鋼板22を有する。固定子鋼板22は、例えば、電磁鋼板であり、磁性体(磁性材料)によって構成されている。また、固定子鉄心19には、当該固定子鉄心19を径方向に貫通した複数の通路23が軸方向に間隔をあけて設けられている。なお、図2では、固定子巻線20の図示が省略されている。 As shown in Figs. 1 and 2, the stator core 19 is formed in a generally cylindrical shape surrounding the central axis of rotation Ax1. As shown in Fig. 2, the stator core 19 has a plurality of stator steel plates 22 stacked on top of each other in the axial direction. The stator steel plates 22 are, for example, electromagnetic steel plates, and are made of a magnetic body (magnetic material). The stator core 19 also has a plurality of passages 23 that penetrate the stator core 19 in the radial direction and are spaced apart in the axial direction. Note that the stator windings 20 are not shown in Fig. 2.

図1および図2に示されるように、回転子12は、シャフト14と、回転子鉄心31とを有する。回転子12は、一部が固定子13の内側に位置し、回転中心軸Ax1まわりに回転可能である。 As shown in Figures 1 and 2, the rotor 12 has a shaft 14 and a rotor core 31. A portion of the rotor 12 is located inside the stator 13 and can rotate around the central axis of rotation Ax1.

図1に示されるように、シャフト14は、回転中心軸Ax1に沿って延びる略円柱状に形成される。シャフト14は、軸受ブラケット122を貫通して、筐体11の内部と外部とに亘って延びている。シャフト14は、軸受16によって回転中心軸Ax1まわりに回転可能に支持されている。 As shown in FIG. 1, the shaft 14 is formed in a generally cylindrical shape extending along the central axis of rotation Ax1. The shaft 14 passes through the bearing bracket 122 and extends between the inside and outside of the housing 11. The shaft 14 is supported by the bearing 16 so as to be rotatable around the central axis of rotation Ax1.

シャフト14は、固定子13および回転子鉄心31の内側を通って軸方向に延びている。シャフト14は、回転子鉄心31と結合されている。 The shaft 14 extends axially through the inside of the stator 13 and the rotor core 31. The shaft 14 is connected to the rotor core 31.

回転子鉄心31は、固定子鉄心19の内側に配置されている。回転子鉄心31は、回転中心軸Ax1を囲む略円筒状に形成されている。すなわち、回転子鉄心31には、回転子鉄心31を軸方向に貫通した孔31aが設けられている。孔31aには、シャフト14が入れられている。 The rotor core 31 is disposed inside the stator core 19. The rotor core 31 is formed in a generally cylindrical shape surrounding the central axis of rotation Ax1. That is, the rotor core 31 has a hole 31a that penetrates the rotor core 31 in the axial direction. The shaft 14 is inserted into the hole 31a.

図3は、実施形態の回転電機本体2の回転子鉄心31の一部の例示的な斜視図である。 Figure 3 is an exemplary perspective view of a portion of the rotor core 31 of the rotating electric machine body 2 of the embodiment.

図2および図3に示されるように、回転子鉄心31は、鉄心本体50と、二つの押さえ板52と、二つのシールド板72とを有する。押さえ板52は、端板とも称される。 As shown in Figures 2 and 3, the rotor core 31 has a core body 50, two pressure plates 52, and two shield plates 72. The pressure plates 52 are also called end plates.

鉄心本体50は、回転中心軸Ax1まわりの円筒状に形成されている。鉄心本体50には、鉄心本体50を軸方向に貫通した孔50aが設けられている。 The core body 50 is formed in a cylindrical shape around the central axis of rotation Ax1. The core body 50 has a hole 50a that penetrates the core body 50 in the axial direction.

鉄心本体50は、複数の回転子鋼板51と、複数の間隔板71とを有する。 The core body 50 has multiple rotor steel plates 51 and multiple spacing plates 71.

回転子鋼板51は、電磁鋼板であり、磁性体(磁性材料)によって構成されている。回転子鋼板51は、回転中心軸Ax1回りの環状である。具体的には、回転子鋼板51は、円板状である。回転子鋼板51の厚さ方向は、軸方向に沿う。複数の回転子鋼板51は、軸方向に重ねられている。複数の回転子鋼板51は、固定部60によって互いに固定されて一体化されている。複数の回転子鋼板51の内側にシャフト14が入れられている。回転子鋼板51は、板の一例である。回転子鋼板51は、抜き板とも称される。回転子鋼板51は、磁性板の一例である。回転子鋼板51は、電磁鋼板であり、磁性体(磁性材料)によって構成されている。磁性体は、例えば、SS400等の鋼である。回転子鋼板51は、回転中心軸Ax1回りの環状である。具体的には、回転子鋼板51は、円板状である。回転子鋼板51の厚さ方向は、軸方向に沿う。複数の回転子鋼板51は、軸方向に重ねられている。複数の回転子鋼板51は、固定部60によって互いに固定されて一体化されている。複数の回転子鋼板51の内側にシャフト14が入れられている。回転子鋼板51は、板の一例である。回転子鋼板51は、抜き板とも称される。回転子鋼板51は、磁性板の一例である。 The rotor steel plate 51 is an electromagnetic steel plate and is made of a magnetic body (magnetic material). The rotor steel plate 51 is annular around the central axis of rotation Ax1. Specifically, the rotor steel plate 51 is disk-shaped. The thickness direction of the rotor steel plate 51 is along the axial direction. The rotor steel plates 51 are stacked in the axial direction. The rotor steel plates 51 are fixed to each other and integrated by the fixing portion 60. The shaft 14 is inserted inside the rotor steel plates 51. The rotor steel plate 51 is an example of a plate. The rotor steel plate 51 is also called a blank plate. The rotor steel plate 51 is an example of a magnetic plate. The rotor steel plate 51 is an electromagnetic steel plate and is made of a magnetic body (magnetic material). The magnetic body is, for example, steel such as SS400. The rotor steel plate 51 is annular around the central axis of rotation Ax1. Specifically, the rotor steel plate 51 is disk-shaped. The thickness direction of the rotor steel plate 51 is along the axial direction. The multiple rotor steel plates 51 are stacked in the axial direction. The multiple rotor steel plates 51 are fixed to each other and integrated by the fixing parts 60. The shaft 14 is placed inside the multiple rotor steel plates 51. The rotor steel plate 51 is an example of a plate. The rotor steel plate 51 is also called a blank plate. The rotor steel plate 51 is an example of a magnetic plate.

図4は、実施形態の回転子鉄心31の回転子鋼板51の例示的な正面図である。図4に示されるように、回転子鉄心31の鉄心本体50の回転子鋼板51には、複数のフラックスバリア群53が設けられている。フラックスバリア群53の数は、鉄心本体50の極数(一例として、六つ)と一致する。複数の回転子鋼板51のフラックスバリア群53は、軸方向に並んでいる。 Figure 4 is an exemplary front view of the rotor steel plate 51 of the rotor core 31 of the embodiment. As shown in Figure 4, the rotor steel plate 51 of the core body 50 of the rotor core 31 is provided with multiple flux barrier groups 53. The number of flux barrier groups 53 matches the number of poles of the core body 50 (six, as an example). The flux barrier groups 53 of the multiple rotor steel plates 51 are aligned in the axial direction.

複数のフラックスバリア群53は、周方向に間隔をあけて設けられている。各フラックスバリア群53は、複数のフラックスバリア53aを有する。各フラックスバリア53aは、鉄心本体50を軸方向に貫通した貫通孔(空洞部)である。換言すると、フラックスバリア53aは、回転子鋼板51に設けられた開口部である。フラックスバリア53aは、固定子巻線20に通電がされた場合に形成される磁束の流れに沿うように略円弧状に形成されている。これにより、回転子鋼板51には、磁束の流れやすい部分(方向)と磁束の流れにくい部分(方向)が形成される。なお、フラックスバリア53aは、上記に限定されない。フラックスバリア53aは、切り欠きであってもよい。 The multiple flux barrier groups 53 are spaced apart in the circumferential direction. Each flux barrier group 53 has multiple flux barriers 53a. Each flux barrier 53a is a through hole (hollow portion) that penetrates the core body 50 in the axial direction. In other words, the flux barrier 53a is an opening provided in the rotor steel plate 51. The flux barrier 53a is formed in a substantially arc shape so as to follow the flow of magnetic flux that is formed when current is applied to the stator winding 20. As a result, the rotor steel plate 51 is formed with parts (directions) in which magnetic flux flows easily and parts (directions) in which magnetic flux does not flow easily. Note that the flux barrier 53a is not limited to the above. The flux barrier 53a may be a notch.

回転電機本体2では、フラックスバリア53aにより磁束の流路を制御することにより、回転力を発生させることができる。すなわち、回転電機本体2は、回転子12に永久磁石や巻線(導体)を設けることなく、回転子鉄心31の突極性を利用することにより回転子12を回転させることができる。 The rotating electric machine body 2 can generate a rotational force by controlling the flow path of the magnetic flux with the flux barrier 53a. In other words, the rotating electric machine body 2 can rotate the rotor 12 by utilizing the salient pole of the rotor core 31 without providing permanent magnets or windings (conductors) on the rotor 12.

また、図4に示されるように、各回転子鋼板51の内周部51a(内周面)には、凹部51bが設けられている。凹部51bは、回転子鋼板51を軸方向に貫通しシャフト14の径方向の内側に向けて開口している。 As shown in FIG. 4, the inner peripheral portion 51a (inner peripheral surface) of each rotor steel plate 51 is provided with a recess 51b. The recess 51b penetrates the rotor steel plate 51 in the axial direction and opens toward the inside in the radial direction of the shaft 14.

複数の間隔板71は、軸方向に間隔をあけて配置されている。間隔板71は、軸方向で隣り合う二つの回転子鋼板51に挟まれている。間隔板71は、例えば、金属材料によって構成されている。 The multiple spacing plates 71 are arranged at intervals in the axial direction. Each spacing plate 71 is sandwiched between two rotor steel plates 51 that are adjacent in the axial direction. The spacing plates 71 are made of, for example, a metal material.

図5は、実施形態の回転子鉄心31の間隔板71の例示的な正面図である。図5に示されるように、間隔板71は、回転中心軸Ax1回りの環状である。具体的には、間隔板71は、円板状である。間隔板71の厚さ方向は、軸方向に沿う。回転子鋼板51には、シャフト14が入れられた孔71aが設けられている。また、各間隔板71の内周部71c(内周面)には、凹部71bが設けられている。凹部71bは、間隔板71を軸方向に貫通しシャフト14の径方向の内側に向けて開口している。 Figure 5 is an exemplary front view of the spacing plate 71 of the rotor core 31 of the embodiment. As shown in Figure 5, the spacing plate 71 is annular around the central axis of rotation Ax1. Specifically, the spacing plate 71 is disk-shaped. The thickness direction of the spacing plate 71 is along the axial direction. The rotor steel plate 51 is provided with a hole 71a into which the shaft 14 is inserted. In addition, a recess 71b is provided on the inner peripheral portion 71c (inner peripheral surface) of each spacing plate 71. The recess 71b penetrates the spacing plate 71 in the axial direction and opens toward the inside in the radial direction of the shaft 14.

間隔板71は、ベース部71dと、複数の凸部71eと、を有する。ベース部71dは、回転中心軸Ax1まわりの円環状に形成されている。複数の凸部71eは、ベース部71dから径方向外側に突出している。複数の凸部71eは、回転中心軸Ax1の周方向に間隔をあけて配置されている。周方向に隣り合う二つの凸部71eの間にはと凹部71fが形成されている。すなわち、間隔板71には、凸部71eと凹部72fとが周方向に交互に設けられている。凹部71fは、間隔板71を軸方向に貫通するとともに回転中心軸Ax1の径方向の外側に開放されている。凹部71fは、フラックスバリア53a、後述の第1の開口部52e、および第2の開口部72eと軸方向に並んでいる。 The spacing plate 71 has a base portion 71d and a plurality of protrusions 71e. The base portion 71d is formed in an annular shape around the rotation center axis Ax1. The plurality of protrusions 71e protrude radially outward from the base portion 71d. The plurality of protrusions 71e are arranged at intervals in the circumferential direction of the rotation center axis Ax1. A recess 71f is formed between two adjacent protrusions 71e in the circumferential direction. That is, the spacing plate 71 has protrusions 71e and recesses 72f alternately provided in the circumferential direction. The recess 71f penetrates the spacing plate 71 in the axial direction and opens radially outward from the rotation center axis Ax1. The recess 71f is aligned in the axial direction with the flux barrier 53a, a first opening 52e described below, and a second opening 72e.

図2に示されるように、二つの押さえ板52は、押さえ板52Aと押さえ板52Bとである。押さえ板52Aは、鉄心本体50に対して軸方向の一方側(図2における右方側)に位置して、複数の回転子鋼板51のうち軸方向の一方側の端に位置する回転子鋼板51に重ねられている。押さえ板52Bは、鉄心本体50に対して軸方向の他方側(図2における左方側)に位置して、複数の回転子鋼板51のうち軸方向の他方側の端に位置する回転子鋼板51に重ねられている。二つの押さえ板52は、鉄心本体50を挟んでいる。 As shown in FIG. 2, the two pressure plates 52 are pressure plate 52A and pressure plate 52B. Pressure plate 52A is located on one axial side (right side in FIG. 2) of the core body 50 and is overlapped with the rotor steel plate 51 located at the end of one axial side among the multiple rotor steel plates 51. Pressure plate 52B is located on the other axial side (left side in FIG. 2) of the core body 50 and is overlapped with the rotor steel plate 51 located at the end of the other axial side among the multiple rotor steel plates 51. The two pressure plates 52 sandwich the core body 50.

図6は、実施形態の回転子鉄心31の押さえ板52の例示的な正面図である。図6に示されるように、押さえ板52は、回転中心軸Ax1まわりの環状である。具体的には、押さえ板52は、円板状である。押さえ板52にはシャフト14が入れられた孔52aが形成されている。また、各押さえ板52の内周部52c(内周面)には、凹部52bが設けられている。凹部52bは、押さえ板52を軸方向に貫通しシャフト14の径方向の内側に向けて開口している。 Figure 6 is an exemplary front view of the pressing plate 52 of the rotor core 31 of the embodiment. As shown in Figure 6, the pressing plate 52 is annular about the central axis of rotation Ax1. Specifically, the pressing plate 52 is disk-shaped. The pressing plate 52 has a hole 52a formed therein into which the shaft 14 is inserted. In addition, a recess 52b is provided on the inner peripheral portion 52c (inner peripheral surface) of each pressing plate 52. The recess 52b penetrates the pressing plate 52 in the axial direction and opens toward the inside in the radial direction of the shaft 14.

また、押さえ板52には、当該押さえ板52を軸方向に貫通した複数の第1の開口部52eが設けられている。第1の開口部52eは、フラックスバリア53aと軸方向に並んでいる。第1の開口部52eは、孔である。 The pressing plate 52 is provided with a plurality of first openings 52e that penetrate the pressing plate 52 in the axial direction. The first openings 52e are aligned with the flux barrier 53a in the axial direction. The first openings 52e are holes.

押さえ板52には、複数の押さえ板開口部列E1a,E1bが設けられている。各押さえ板開口部列E1a,E1bは、周方向に間隔をあけて並んだ複数の第1の開口部52eによって構成されている。また、押さえ板開口部列E1aは、複数の第1の開口部52eaによって構成されている。押さえ板開口部列E1bは、押さえ板開口部列E1bの径方向外側に位置している。押さえ板開口部列E1bは、複数の第1の開口部52ebによって構成されている。第1の開口部52ebの数は、第1の開口部52eaの数よりも少ない。また、第1の開口部52eは、鉄心本体50の極数(一例として、六つ)ごとに設けられている。一つの極に対して、図6において線L1で囲む第1の開口部52eが設けられている。 The pressure plate 52 has a plurality of pressure plate opening rows E1a, E1b. Each pressure plate opening row E1a, E1b is composed of a plurality of first openings 52e arranged at intervals in the circumferential direction. The pressure plate opening row E1a is composed of a plurality of first openings 52ea. The pressure plate opening row E1b is located radially outside the pressure plate opening row E1b. The pressure plate opening row E1b is composed of a plurality of first openings 52eb. The number of first openings 52eb is less than the number of first openings 52ea. The first openings 52e are provided for each pole of the core body 50 (for example, six). For each pole, a first opening 52e is provided, as surrounded by a line L1 in FIG. 6.

図2に示されるように、二つのシールド板72は、シールド板72Aとシールド板72Bとである。シールド板72Aは、複数の回転子鋼板51のうち軸方向の一方側の端に位置する回転子鋼板51と押さえ板52Aとの間に介在している。シールド板72Bは、複数の回転子鋼板51のうち軸方向の他方側の端に位置する回転子鋼板51と押さえ板52Bとの間に介在している。シールド板は、非磁性体(非磁性材料)によって構成されている。非磁性体は、例えばステンレス(SUS)である。なお、非磁性体は、これに限定されない。シールド板72は、回転子鋼板51に生じる磁束が軸方向に向かうのを抑制する。シールド板72は、回転子鋼板51の端面全体を覆っていてもよいし一部だけを覆っていてもよい。シールド板72は、少なくとも磁束が比較的強い回転子鋼板51の外周部を覆う構成であってもよい。 As shown in FIG. 2, the two shield plates 72 are shield plates 72A and 72B. The shield plate 72A is interposed between the rotor steel plate 51 located at one end of the rotor steel plates 51 in the axial direction and the pressing plate 52A. The shield plate 72B is interposed between the rotor steel plate 51 located at the other end of the rotor steel plates 51 in the axial direction and the pressing plate 52B. The shield plate is made of a non-magnetic body (non-magnetic material). The non-magnetic body is, for example, stainless steel (SUS). Note that the non-magnetic body is not limited to this. The shield plate 72 suppresses the magnetic flux generated in the rotor steel plate 51 from moving in the axial direction. The shield plate 72 may cover the entire end face of the rotor steel plate 51 or may cover only a part of it. The shield plate 72 may be configured to cover at least the outer periphery of the rotor steel plate 51 where the magnetic flux is relatively strong.

図7は、実施形態の回転子鉄心31のシールド板72の例示的な正面図である。図7に示されるように、シールド板72は、回転中心軸Ax1まわりの環状である。具体的には、シールド板72は、円板状である。シールド板72にはシャフト14が入れられた孔72aが形成されている。また、各シールド板72の内周部72c(内周面)には、凹部72bが設けられている。凹部72bは、シールド板72を軸方向に貫通しシャフト14の径方向の内側に向けて開口している。 Figure 7 is an exemplary front view of a shield plate 72 of a rotor core 31 of an embodiment. As shown in Figure 7, the shield plate 72 is annular about the central axis of rotation Ax1. Specifically, the shield plate 72 is disk-shaped. The shield plate 72 has a hole 72a formed therein into which the shaft 14 is inserted. In addition, a recess 72b is provided on the inner peripheral portion 72c (inner peripheral surface) of each shield plate 72. The recess 72b penetrates the shield plate 72 in the axial direction and opens toward the inside in the radial direction of the shaft 14.

また、シールド板72には、当該押さえ板52を軸方向に貫通した複数の第2の開口部72eが設けられている。第2の開口部72eは、フラックスバリア53aおよび第1の開口部52eと軸方向に並んでいる。第2の開口部72eは、孔である。全ての第1の開口部52eと全ての第2の開口部72eとが軸方向に並んでいる。 The shield plate 72 also has a plurality of second openings 72e that penetrate the pressing plate 52 in the axial direction. The second openings 72e are aligned with the flux barrier 53a and the first openings 52e in the axial direction. The second openings 72e are holes. All of the first openings 52e and all of the second openings 72e are aligned with each other in the axial direction.

シールド板72には、複数のシールド板開口部列E2a,E2bが設けられている。各シールド板開口部列E2a,E2bは、周方向に間隔をあけて並んだ複数の第2の開口部72eによって構成されている。また、シールド板開口部列E2aは、複数の第2の開口部72eaによって構成されている。シールド板開口部列E2bは、シールド板開口部列E2bの径方向外側に位置している。シールド板開口部列E2bは、複数の第2の開口部72ebによって構成されている。第2の開口部72ebの数は、第2の開口部72eaの数よりも少ない。また、第2の開口部72eは、鉄心本体50の極数(一例として、六つ)ごとに設けられている。一つの極に対して、図7において線L2で囲む第2の開口部72eが設けられている。 The shield plate 72 has a plurality of shield plate opening rows E2a, E2b. Each shield plate opening row E2a, E2b is composed of a plurality of second openings 72e arranged at intervals in the circumferential direction. The shield plate opening row E2a is composed of a plurality of second openings 72ea. The shield plate opening row E2b is located radially outside the shield plate opening row E2b. The shield plate opening row E2b is composed of a plurality of second openings 72eb. The number of second openings 72eb is less than the number of second openings 72ea. The second openings 72e are provided for each pole of the core body 50 (for example, six). For each pole, a second opening 72e is provided, as surrounded by a line L2 in FIG. 7.

図8は、実施形態の回転電機本体2の回転子鉄心31の一部の例示的な平面図である。図9は、実施形態の回転電機本体2の回転子鉄心31の一部の例示的な平面図である。 Figure 8 is an exemplary plan view of a portion of the rotor core 31 of the rotating electric machine body 2 of the embodiment. Figure 9 is an exemplary plan view of a portion of the rotor core 31 of the rotating electric machine body 2 of the embodiment.

図8および図9から分かるように、第1の開口部52e、第2の開口部72e、フラックスバリア53a、および凹部71fは、軸方向に並んで、互いに通じている。 As can be seen from Figures 8 and 9, the first opening 52e, the second opening 72e, the flux barrier 53a, and the recess 71f are aligned in the axial direction and communicate with each other.

次に、シャフト14と回転子鉄心31との結合について説明する。 Next, we will explain the connection between the shaft 14 and the rotor core 31.

図2に示されるように、シャフト14は、回転中心軸Ax1回りの円筒状の外周面14aを有する。シャフト14は、回転中心軸Ax1まわりの円柱状の複数の領域14b~14eを有する。 As shown in FIG. 2, the shaft 14 has a cylindrical outer circumferential surface 14a around the central axis of rotation Ax1. The shaft 14 has multiple cylindrical regions 14b to 14e around the central axis of rotation Ax1.

領域14bは、シャフト14において回転子鉄心31の内側に位置する部分である。領域14cは、領域14bに対して軸方向の一方側に位置して領域14bと接続されている。領域14cの直径は、領域14bの直径よりも大きい。これにより、領域14cには、領域14bに対して径方向の外側に突出する面12mが形成されている。面12mは、軸方向の他方側すなわち回転子鉄心31側を向いている。面12mは、回転中心軸Ax1まわりの環状である。 Region 14b is a portion of shaft 14 located inside rotor core 31. Region 14c is located on one axial side of region 14b and is connected to region 14b. The diameter of region 14c is larger than the diameter of region 14b. As a result, region 14c is formed with surface 12m that protrudes radially outward from region 14b. Surface 12m faces the other axial side, i.e., toward rotor core 31. Surface 12m is annular around central axis of rotation Ax1.

領域14dは、領域14bに対して軸方向の他方側に位置して領域14bと接続されている。領域14dの直径は、領域14bの直径よりも小さい。 Region 14d is located on the other axial side of region 14b and is connected to region 14b. The diameter of region 14d is smaller than the diameter of region 14b.

領域14eは、領域14dに対して軸方向の他方側に位置して領域14dと接続されている。領域14eの直径は、領域14dの直径よりも大きい。 Region 14e is located on the other axial side of region 14d and is connected to region 14d. The diameter of region 14e is larger than the diameter of region 14d.

領域14bと領域14eとの間には、領域14dの外周面を底面とする凹部12nが設けられている。 Between area 14b and area 14e, a recess 12n is provided, the bottom of which is the outer peripheral surface of area 14d.

シャフト14と回転子鉄心31との結合は固定部60によってなされる。固定部60は、シャフト14の面12mと、キー61とを有する。面12mは、第1の挟み部の一例であり、キー61は、第2の挟み部の一例である。キー61は、挟み部材とも称される。 The shaft 14 and the rotor core 31 are connected by a fixing part 60. The fixing part 60 has a surface 12m of the shaft 14 and a key 61. The surface 12m is an example of a first clamping part, and the key 61 is an example of a second clamping part. The key 61 is also referred to as a clamping member.

面12mは、回転子鉄心31(回転子鋼板51)に対して軸方向の一方側に位置している。面12mは、回転子鉄心31の一方の押さえ板52Aと軸方向に並び、当該押さえ板52Aと接触している。 Surface 12m is located on one axial side of rotor core 31 (rotor steel plate 51). Surface 12m is aligned with one of the pressure plates 52A of rotor core 31 in the axial direction and is in contact with said pressure plate 52A.

図8に示されるように、キー61は、複数設けられている。キー61の数は、鉄心本体50の極数と同じであり、一例として六つである。複数のキー61は、周方向に間隔あけて並べられている。キー61は、例えば直方体状に形成されている。キー61は、シャフト14の凹部12nに入れられた状態でシャフト14に溶接等によって固定されている。キー61は、回転子鉄心31(鉄心本体50)に対して軸方向の他方側に位置している。キー61は、回転子鉄心31の他方の押さえ板52Bと軸方向に並び、当該押さえ板52Bと接触している。キー61は、軸方向から見た場合に、フラックスバリア群53に対して径方向の内側に位置する。キー61は、回転子鉄心31においてフラックスバリア群53が設けられることにより比較的剛性(強度)が低い回転子鉄心31の部分の径方向の内側に位置し、回転子鉄心31を補強する。キー61は、回転子鉄心31の内側に位置したシャフト14、すなわち領域14bを介して面12mと接続されている。 As shown in FIG. 8, a plurality of keys 61 are provided. The number of keys 61 is the same as the number of poles of the core body 50, and is six as an example. The plurality of keys 61 are arranged at intervals in the circumferential direction. The key 61 is formed, for example, in a rectangular parallelepiped shape. The key 61 is inserted into the recess 12n of the shaft 14 and fixed to the shaft 14 by welding or the like. The key 61 is located on the other axial side of the rotor core 31 (core body 50). The key 61 is aligned in the axial direction with the other pressing plate 52B of the rotor core 31 and is in contact with the pressing plate 52B. When viewed from the axial direction, the key 61 is located radially inward of the flux barrier group 53. The key 61 is located radially inward of the portion of the rotor core 31 that has a relatively low rigidity (strength) due to the provision of the flux barrier group 53 in the rotor core 31, and reinforces the rotor core 31. The key 61 is connected to the shaft 14 located inside the rotor core 31, i.e., to the face 12m via the area 14b.

固定部60は、面12mとキー61とで回転子鉄心31(鉄心本体50)を軸方向に挟むことにより複数の回転子鋼板51および二つの押さえ板52を互いに固定している。これにより、複数の回転子鋼板51および二つの押さえ板52が一体化されている。また、固定部60により、シャフト14に対して回転子鉄心31の軸方向の位置決めがされる。ここで、回転子鉄心31(鉄心本体50)にはシャフト14が圧入されている。すなわち、回転子鉄心31(鉄心本体50)とシャフト14とはしばりばめによって嵌め合わされている。 The fixing part 60 fixes the rotor steel plates 51 and the two pressure plates 52 together by axially sandwiching the rotor core 31 (core body 50) between the surface 12m and the key 61. This integrates the rotor steel plates 51 and the two pressure plates 52. The fixing part 60 also determines the axial position of the rotor core 31 relative to the shaft 14. Here, the shaft 14 is press-fitted into the rotor core 31 (core body 50). In other words, the rotor core 31 (core body 50) and the shaft 14 are fitted together by a tight fit.

また、図2に示されるように、回転子鉄心31(鉄心本体50)において面12mとキー61との間の部分31cは、中実である。すなわち、各回転子鋼板51の部分において面12mとキー61との間の部分(内周部51c)と、各押さえ板52において面12mとキー61との間の部分(内周部52c)は、中実である。換言すると、回転子鉄心31において面12mとキー61との間の部分31cには、回転子鉄心31を貫通する孔が設けられていない。 Also, as shown in FIG. 2, the portion 31c between the face 12m and the key 61 in the rotor core 31 (core body 50) is solid. That is, the portion between the face 12m and the key 61 in each rotor steel plate 51 (inner periphery 51c) and the portion between the face 12m and the key 61 in each pressing plate 52 (inner periphery 52c) are solid. In other words, the portion 31c between the face 12m and the key 61 in the rotor core 31 does not have a hole penetrating the rotor core 31.

<冷却器3の構成>
図1に示されるように、冷却器3は、熱交換器131と、外扇カバー32と、出口ガイド33と、を有する。冷却器3は、筐体11の内側を冷却する。
<Configuration of Cooler 3>
1 , the cooler 3 includes a heat exchanger 131, an outer fan cover 32, and an outlet guide 33. The cooler 3 cools the inside of the housing 11.

熱交換器131は、筐体11の上方側に配置され、筐体11に搭載されている。熱交換器131は、筐体40と、複数の冷却管41と、を有する。 The heat exchanger 131 is disposed on the upper side of the housing 11 and is mounted on the housing 11. The heat exchanger 131 has a housing 40 and a plurality of cooling pipes 41.

筐体40は、筐体11は、箱型に形成されている。入口端板42と、出口端板43と、冷却器カバー45と、底板46と、を有する。筐体40の内部には、空間4bが設けられている。空間4bは、閉空間4を構成する。 The housing 40 is formed in a box shape, as is the housing 11. It has an inlet end plate 42, an outlet end plate 43, a cooler cover 45, and a bottom plate 46. A space 4b is provided inside the housing 40. The space 4b constitutes the closed space 4.

底板46は、Z方向と直交する方向(X-Y平面)に沿って延びている。底板46は、回転電機本体2の筐体11に対してZ方向側(上方側)に位置し筐体11の内部すなわち空間4aを覆っている。底板46には、例えば二つの通気口46aと、例えば二つの通気口46bと、が設けられている。通気口46aは、底板46におけるX方向の略中央部に設けられ、固定子13に対して上方側に位置している。二つの通気口46aは、X方向に間隔をあけて設けられている。二つの通気口46bは、X方向に間隔をあけて設けられている。二つの通気口46bは、筐体11における内扇18の斜め上方の部分に位置している。二つの通気口46bの間に、通気口46aが位置している。各通気口46a,46bは、筐体40の内部すなわち空間4bと、筐体11の内部すなわち空間4aとに通じており、空間4bと空間4aとを接続している。底板46は、覆壁の一例である。通気口46aおよび通気口46bの数は、二つに限定されるものではなく、一つでもよいし、三つあるいはそれ以上の数でもよい。 The bottom plate 46 extends along a direction perpendicular to the Z direction (X-Y plane). The bottom plate 46 is located on the Z direction side (upper side) of the housing 11 of the rotating electric machine main body 2 and covers the inside of the housing 11, i.e., the space 4a. The bottom plate 46 is provided with, for example, two ventilation holes 46a and, for example, two ventilation holes 46b. The ventilation hole 46a is provided in the approximate center of the bottom plate 46 in the X direction and is located above the stator 13. The two ventilation holes 46a are provided with a gap in the X direction. The two ventilation holes 46b are provided with a gap in the X direction. The two ventilation holes 46b are located in the housing 11 diagonally above the inner fan 18. The ventilation hole 46a is located between the two ventilation holes 46b. Each of the ventilation holes 46a, 46b communicates with the interior of the housing 40, i.e., space 4b, and the interior of the housing 11, i.e., space 4a, and connects space 4b and space 4a. The bottom plate 46 is an example of a covering wall. The number of ventilation holes 46a and 46b is not limited to two, and may be one, three, or more.

入口端板42と出口端板43とは、いずれも、軸方向すなわちX方向と直交する方向(Y-Z平面)に沿って延びており、X方向に間隔をあけて互いに平行に設けられている。入口端板42は、底板46のX方向の反対方向の端部からZ方向に延び、出口端板43は、底壁11aのX方向の端部からZ方向に延びている。 The inlet end plate 42 and the outlet end plate 43 both extend along the axial direction, i.e., along a direction perpendicular to the X direction (Y-Z plane), and are arranged parallel to each other with a gap in the X direction. The inlet end plate 42 extends in the Z direction from the end of the bottom plate 46 opposite the X direction, and the outlet end plate 43 extends in the Z direction from the end of the bottom wall 11a in the X direction.

冷却器カバー45は、底板46、入口端板42、および出口端板43に亘って設けられている。 The cooler cover 45 is provided across the bottom plate 46, the inlet end plate 42, and the outlet end plate 43.

複数の冷却管41は、互いに並列に配置されている。複数の冷却管41は、入口端板42と出口端板43とに亘って設けられており、冷却管41の両端部は、入口端板42と出口端板43とによって支持されている。 The cooling pipes 41 are arranged in parallel to one another. The cooling pipes 41 are provided across the inlet end plate 42 and the outlet end plate 43, and both ends of the cooling pipes 41 are supported by the inlet end plate 42 and the outlet end plate 43.

また、冷却器カバー45内には、二つのガイド板44が設けられている。二つのガイド板44は、入口端板42と出口端板43との間で、X方向に互いに間隔を空けて並べられている。二つのガイド板44は、筐体40の空間4bにおける上部連通空間4cを除くように空間4bの底部から上方に延びて、冷却器カバー45の空間4bのうち上部連通空間4cを除く空間をX方向に仕切っている。 Two guide plates 44 are provided inside the cooler cover 45. The two guide plates 44 are arranged at a distance from each other in the X direction between the inlet end plate 42 and the outlet end plate 43. The two guide plates 44 extend upward from the bottom of the space 4b of the housing 40 so as to exclude the upper communication space 4c in the space 4b, and divide the space 4b of the cooler cover 45 in the X direction, excluding the upper communication space 4c.

外扇カバー32は、入口端板42に固定され、外扇17を収納している。外扇カバー32には、吸込口37が設けられており、外扇17が回転することにより、外気が吸込口37から外扇カバー32内に流入する。また、外扇17により外扇カバー32内に流入した外気が複数の冷却管41の内側に流入するように、外扇カバー32が入口端板42と接続されている。また、外扇カバー32内には、吸込口37から外扇カバー32内に流入した外気が外扇17を通過して複数の冷却管41に流れるように外気をガイドするガイド部材49が設けられている。 The external fan cover 32 is fixed to the inlet end plate 42 and houses the external fan 17. The external fan cover 32 is provided with an inlet 37, and as the external fan 17 rotates, external air flows into the external fan cover 32 from the inlet 37. The external fan cover 32 is also connected to the inlet end plate 42 so that the external air flowing into the external fan cover 32 by the external fan 17 flows inside the multiple cooling pipes 41. A guide member 49 is also provided inside the external fan cover 32 to guide the external air that flows into the external fan cover 32 from the inlet 37 so that it passes through the external fan 17 and flows into the multiple cooling pipes 41.

出口ガイド33は、出口端板43に固定されている。出口ガイド33は、複数の冷却管41から流出する外気が所定の方向に流れるようにガイドする。 The outlet guide 33 is fixed to the outlet end plate 43. The outlet guide 33 guides the outside air flowing out of the multiple cooling tubes 41 so that it flows in a predetermined direction.

<全閉外扇形回転電機1の気体の流れ>
次に、上記構成の全閉外扇形回転電機1の気体の流れについて説明する。
<Gas flow in totally enclosed fan-cooled rotating electric machine 1>
Next, the flow of gas in the totally enclosed fan-cooled rotating electric machine 1 having the above configuration will be described.

まずは、閉空間4内の冷却用気体について説明する。図1に示される閉空間4における筐体11内の空間4aの冷却用気体は、シャフト14と一体に回転する二つの内扇18により回転子12および固定子13に送られる。冷却用気体は、回転子12および固定子13に沿って流れて回転子12および固定子13を冷却した後、固定子鉄心19の径方向外側に流出する。このとき、冷却用気体は、回転子12および固定子13のそれぞれに設けられた通風路を通過する。詳細には、冷却用気体は、第1の開口部52e、第2の開口部72e、フラックスバリア53aを通って凹部71fに入る。凹部71fに入った冷却用気体は、凸部71eによって径方向の外側に案内されて、凹部71fから径方向の外側に流出する。そして冷却用気体は固定子鉄心19の通路23に径方向内側から入る。固定子鉄心19の径方向外側に流出した気体は、通気口46aを経由して冷却器3内の空間4bに流入する。冷却器3の空間4bに流入した気体は、冷却管41の外側を通過する過程で、冷却管41内を流れる外気と熱交換し冷却されながら、二つのガイド板44の間を上昇して上部連通空間4cに流出する。 First, the cooling gas in the closed space 4 will be described. The cooling gas in the space 4a in the housing 11 in the closed space 4 shown in FIG. 1 is sent to the rotor 12 and the stator 13 by two internal fans 18 that rotate integrally with the shaft 14. The cooling gas flows along the rotor 12 and the stator 13 to cool the rotor 12 and the stator 13, and then flows out radially outward from the stator core 19. At this time, the cooling gas passes through the ventilation paths provided in each of the rotor 12 and the stator 13. In detail, the cooling gas passes through the first opening 52e, the second opening 72e, and the flux barrier 53a and enters the recess 71f. The cooling gas that has entered the recess 71f is guided radially outward by the convex portion 71e and flows out radially outward from the recess 71f. The cooling gas then enters the passage 23 of the stator core 19 from the radially inner side. The gas that flows out to the radial outside of the stator core 19 flows into the space 4b inside the cooler 3 via the vent 46a. As the gas flows into the space 4b of the cooler 3, it exchanges heat with the outside air flowing inside the cooling pipe 41 and is cooled while passing outside the cooling pipe 41, and then rises between the two guide plates 44 and flows out into the upper communication space 4c.

上部連通空間4cの冷却用気体は、冷却管41の軸方向に互いに反対方向に分流して、入口端板42とガイド板44との間と、出口端板43とガイド板44との間とを、それぞれ冷却管41内の外気と熱交換し冷却されながら下降する。その後、冷却用気体は、通気口46bを介して筐体11内の空間4aに戻り、再びそれぞれ内扇18に流入する。 The cooling gas in the upper communication space 4c branches off in opposite directions along the axial direction of the cooling pipe 41, and flows down between the inlet end plate 42 and the guide plate 44, and between the outlet end plate 43 and the guide plate 44, while being cooled by heat exchange with the outside air in the cooling pipe 41. The cooling gas then returns to the space 4a in the housing 11 through the vent 46b, and flows back into the internal fans 18.

次に、外気について説明する。外気は、シャフト14と一体に回転する外扇17により吸込口37から外扇カバー32内に流入し、外扇カバー32内を通過し、入口端板42に到達する。入口端板42に到達した外気は、入口端板42で開口している各冷却管41内に流入し、冷却管41内で冷却管41外側の冷却用気体から熱を受け温度上昇しながら冷却管41内を通過した後、出口端板43での開口から冷却器3の外部に流出する。このように、冷却管41の内側の外気と冷却管41の外側の冷却用気体との間で熱交換が行われることにより、回転子12および固定子13の冷却が行われる。 Next, the outside air will be described. The outside air flows into the outside fan cover 32 from the suction port 37 by the outside fan 17 that rotates together with the shaft 14, passes through the inside of the outside fan cover 32, and reaches the inlet end plate 42. The outside air that reaches the inlet end plate 42 flows into each cooling pipe 41 that opens at the inlet end plate 42, receives heat from the cooling gas outside the cooling pipe 41 in the cooling pipe 41, passes through the cooling pipe 41 while increasing in temperature, and then flows out of the cooler 3 from the opening at the outlet end plate 43. In this way, heat is exchanged between the outside air inside the cooling pipe 41 and the cooling gas outside the cooling pipe 41, thereby cooling the rotor 12 and the stator 13.

<実施形態の効果>
以上のように、全閉外扇形回転電機1(リラクタンス回転電機)は、固定子13と、回転子12と、を備える。回転子12は、一部が固定子13の内側に位置し回転中心軸Ax1まわりに回転可能なシャフト14と、固定子13の内側に位置しシャフト14に固定された回転子鉄心31と、を有する。回転子鉄心31は、複数の回転子鋼板51(磁性板)と、二つの押さえ板52と、シールド板72と、を有する。複数の回転子鋼板51は、回転中心軸Ax1の軸方向に並び、磁性体によって構成され、フラックスバリア53aが設けられている。二つの押さえ板52は、複数の回転子鋼板51を軸方向に挟んでいる。間隔板71は、軸方向で隣り合う二つの回転子鋼板51(磁性板)の間に配置されている。押さえ板52には、当該押さえ板52を軸方向に貫通しフラックスバリア53aと軸方向に並んだ第1の開口部52eが設けられている。シールド板72は、複数の回転子鋼板51のうち軸方向の端に位置する回転子鋼板51と押さえ板52との間に位置している。シールド板72は、非磁性体によって構成されている。シールド板72には、当該シールド板72を軸方向に貫通しフラックスバリア53aおよび第1の開口部52eと軸方向に並んだ第2の開口部72eが設けられている。間隔板71には、回転中心軸Ax1の周方向に間隔をあけて位置した複数の凸部71eと、間隔板71を軸方向に貫通するとともに回転中心軸Ax1の径方向の外側に開放され、フラックスバリア53a、第1の開口部52e、および第2の開口部72eと軸方向に並んだ凹部71fと、が周方向に交互に設けられている。
Effects of the embodiment
As described above, the totally enclosed fan-cooled rotating electric machine 1 (reluctance rotating electric machine) includes the stator 13 and the rotor 12. The rotor 12 includes the shaft 14, a part of which is located inside the stator 13 and can rotate around the rotation axis Ax1, and the rotor core 31, which is located inside the stator 13 and fixed to the shaft 14. The rotor core 31 includes a plurality of rotor steel plates 51 (magnetic plates), two pressing plates 52, and a shield plate 72. The rotor steel plates 51 are aligned in the axial direction of the rotation axis Ax1, are made of a magnetic material, and are provided with a flux barrier 53a. The two pressing plates 52 sandwich the rotor steel plates 51 in the axial direction. The spacing plate 71 is disposed between two rotor steel plates 51 (magnetic plates) adjacent to each other in the axial direction. The pressing plate 52 includes a first opening 52e that penetrates the pressing plate 52 in the axial direction and is aligned with the flux barrier 53a in the axial direction. The shield plate 72 is located between the rotor steel plate 51 located at the axial end of the multiple rotor steel plates 51 and the pressing plate 52. The shield plate 72 is made of a non-magnetic material. The shield plate 72 is provided with a second opening 72e that penetrates the shield plate 72 in the axial direction and is aligned with the flux barrier 53a and the first opening 52e in the axial direction. The spacing plate 71 is provided with a plurality of protrusions 71e positioned at intervals in the circumferential direction of the rotation central axis Ax1, and recesses 71f that penetrate the spacing plate 71 in the axial direction, are open to the outside in the radial direction of the rotation central axis Ax1, and are aligned with the flux barrier 53a, the first opening 52e, and the second opening 72e in the axial direction, alternately provided in the circumferential direction.

このような構成によれば、押さえ板52の第1の開口部52eに冷却用気体を送ることにより、冷却用気体が、押さえ板52の第1の開口部52eから、シールド板72の第2の開口部72eおよび回転子鋼板51のフラックスバリア53aを通って間隔板71の凹部71fに流れ、凸部71eによって径方向の外側に案内され、固定子13に流れる。よって、上記構成によれば、固定子13を効率的に冷却することができる。また、上記構成によれば、回転子鋼板51に生じる磁束が軸方向に向かうのをシールド板72が抑制するので、回転子鉄心31からの磁束の漏れを抑制することができる。 According to this configuration, by sending cooling gas to the first opening 52e of the pressing plate 52, the cooling gas flows from the first opening 52e of the pressing plate 52 through the second opening 72e of the shield plate 72 and the flux barrier 53a of the rotor steel plate 51 to the recess 71f of the spacing plate 71, is guided radially outward by the protrusion 71e, and flows to the stator 13. Therefore, according to the above configuration, the stator 13 can be efficiently cooled. Also, according to the above configuration, the shield plate 72 prevents the magnetic flux generated in the rotor steel plate 51 from moving in the axial direction, so leakage of magnetic flux from the rotor core 31 can be suppressed.

なお、本実施形態では、シールド板72に第2の開口部72eが設けられているが、第2の開口部72eは、磁束が生じないフラックスバリア53aと軸方向に並んでいるので、第2の開口部72eからの磁束漏れが抑制される。また、シールド板72の幅(径方向の幅)を広げてシールド板72に沿って磁束が移動する距離を長くすることで、磁束漏れをより一層抑制することができる。 In this embodiment, the shield plate 72 is provided with a second opening 72e, which is aligned in the axial direction with the flux barrier 53a where no magnetic flux is generated, thereby suppressing magnetic flux leakage from the second opening 72e. In addition, by increasing the width (radial width) of the shield plate 72 and lengthening the distance that the magnetic flux travels along the shield plate 72, magnetic flux leakage can be further suppressed.

また、複数の凸部71eの少なくとも一部は、フラックスバリア53aと軸方向に並んでいる。 In addition, at least some of the multiple protrusions 71e are aligned in the axial direction with the flux barrier 53a.

このような構成によれば、凹部71fに流れた冷却用気体が凸部71eによって径方向の外側により一層案内されやすい。 With this configuration, the cooling gas that flows into the recess 71f is more easily guided radially outward by the protrusion 71e.

また、第1の開口部52eおよび第2の開口部72eは、孔である。押さえ板52には、それぞれが、周方向に間隔をあけて並んだ複数の第1の開口部52eによって構成され、径方向に間隔をあけて並べられた複数の押さえ板開口部列E1a,E1bが設けられている。シールド板72には、それぞれが、周方向に間隔をあけて並んだ複数の第2の開口部72eによって構成され、径方向に間隔をあけて並べられた複数のシールド板開口部列E2a,E2bが設けられている。 The first opening 52e and the second opening 72e are holes. The pressure plate 52 is provided with a plurality of pressure plate opening rows E1a, E1b arranged at intervals in the radial direction, each of which is composed of a plurality of first openings 52e arranged at intervals in the circumferential direction. The shield plate 72 is provided with a plurality of shield plate opening rows E2a, E2b arranged at intervals in the radial direction, each of which is composed of a plurality of second openings 72e arranged at intervals in the circumferential direction.

このような構成によれば、押さえ板開口部列E1a,E1bおよびシールド板開口部列E2a,E2bがそれぞれ一つの構成に比べて、固定子13へ流れる冷却用気体の量を増大させることができる。 This configuration allows for a greater amount of cooling gas to flow to the stator 13 than a configuration with one each of pressure plate opening rows E1a, E1b and shield plate opening rows E2a, E2b.

また、複数の押さえ板開口部列E1a,E1bは、径方向の外側に位置するほど第1の開口部52eの数が少ない。複数のシールド板開口部列E2a,E2bは、それぞれ、径方向の外側に位置するほど第2の開口部72eの数が少ない。 In addition, the number of first openings 52e is smaller in the multiple pressure plate opening rows E1a, E1b as they are positioned radially outward.The number of second openings 72e is smaller in the multiple shield plate opening rows E2a, E2b as they are positioned radially outward.

このような構成によれば、押さえ板52およびシールド板72において作用する遠心力が比較的大きい部分(径方向外側の部分)の強度の低下を抑制しつつ固定子13へ流れる冷却用気体を増大させることができる。 This configuration makes it possible to increase the amount of cooling gas flowing to the stator 13 while suppressing a decrease in strength in the portions of the pressure plate 52 and the shield plate 72 where the centrifugal force acting thereon is relatively large (the radially outer portions).

なお、各上記各実施形態では、冷却部の一例として熱交換器131の例が示されたがこれに限定されない。例えば、冷却部は、筐体11内を換気することにより冷却可能な風道であってもよい。 In each of the above embodiments, the heat exchanger 131 is shown as an example of the cooling unit, but the cooling unit is not limited to this. For example, the cooling unit may be an air duct that can cool the inside of the housing 11 by ventilating the inside of the housing 11.

また、上記実施形態において、シールド板72に押さえ板52と同等の強度を持たせることで、押さえ板52を設けない構成としてもよい。 In addition, in the above embodiment, the shield plate 72 may be provided with the same strength as the pressure plate 52, so that the pressure plate 52 is not required.

また、上記実施形態では、シールド板72を設けなくてもよい。 In addition, in the above embodiment, the shield plate 72 does not need to be provided.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and modifications can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are included in the scope of the invention and its equivalents described in the claims.

1…全閉外扇形回転電機(リラクタンス回転電機)、12…回転子、13…固定子、14…シャフト、31…回転子鉄心、51…回転子鋼板(磁性板)、52…押さえ板、52e…第1の開口部、53a…フラックスバリア、71e…凸部、71f…凹部、72…シールド板、72e…第2の開口部、Ax1…回転中心軸、E1a,E1b…押さえ板開口部列、E2a,E2b…シールド板開口部列。 1... totally enclosed fan-cooled rotating electric machine (reluctance rotating electric machine), 12... rotor, 13... stator, 14... shaft, 31... rotor core, 51... rotor steel plate (magnetic plate), 52... pressure plate, 52e... first opening, 53a... flux barrier, 71e... convex portion, 71f... concave portion, 72... shield plate, 72e... second opening, Ax1... rotation center axis, E1a, E1b... pressure plate opening row, E2a, E2b... shield plate opening row.

Claims (4)

固定子と、
一部が前記固定子の内側に位置し回転中心軸まわりに回転可能なシャフトと、前記固定子の内側に位置し前記シャフトに固定された回転子鉄心と、を有した回転子と、
を備え、
前記回転子鉄心は、
前記回転中心軸の軸方向に並び、磁性体によって構成され、フラックスバリアが設けられた複数の磁性板と、
前記複数の磁性板を前記軸方向に挟んだ二つの押さえ板と、
前記軸方向で隣り合う二つの前記磁性板の間に配置された間隔板と、
を有し、
前記押さえ板には、当該押さえ板を前記軸方向に貫通し前記フラックスバリアと前記軸方向に並んだ開口部が設けられ、
前記間隔板には、前記回転中心軸の周方向に間隔をあけて位置した複数の凸部と、前記間隔板を前記軸方向に貫通するとともに前記回転中心軸の径方向の外側に開放され前記フラックスバリアおよび前記開口部と前記軸方向に並んだ凹部と、が周方向に交互に設けられた、
リラクタンス回転電機。
A stator;
a rotor including a shaft, a portion of which is located inside the stator and rotatable around a central axis of rotation, and a rotor core, which is located inside the stator and fixed to the shaft;
Equipped with
The rotor core is
A plurality of magnetic plates arranged in an axial direction of the central axis of rotation, the magnetic plates being made of a magnetic material and each having a flux barrier;
Two pressing plates sandwiching the plurality of magnetic plates in the axial direction;
a spacer disposed between two of the magnetic plates adjacent to each other in the axial direction;
having
The presser plate has an opening penetrating the presser plate in the axial direction and aligned with the flux barrier in the axial direction,
The spacing plate is provided with a plurality of convex portions spaced apart in a circumferential direction of the rotation central shaft, and concave portions that penetrate the spacing plate in the axial direction, are open to the outside in a radial direction of the rotation central shaft, and are aligned with the flux barrier and the opening in the axial direction, alternately in a circumferential direction.
Reluctance rotating electric machine.
前記複数の凸部の少なくとも一部は、前記フラックスバリアと前記軸方向に並んだ、
請求項1に記載のリラクタンス回転電機。
At least a portion of the plurality of protrusions is aligned with the flux barrier in the axial direction.
2. A reluctance rotating electric machine according to claim 1.
前記開口部は、孔であり、
前記押さえ板には、それぞれが、前記周方向に間隔をあけて並んだ複数の前記開口部によって構成され、前記径方向に間隔をあけて並べられた複数の開口部列が設けられた、
請求項1に記載のリラクタンス回転電機。
the opening is a hole,
The pressing plate is provided with a plurality of opening rows arranged at intervals in the radial direction, each of which is constituted by a plurality of the openings arranged at intervals in the circumferential direction,
2. A reluctance rotating electric machine according to claim 1.
前記複数の開口部列は、前記径方向の外側に位置するほど前記開口部の数が少ない、
請求項3に記載のリラクタンス回転電機。
The number of the openings in the rows of the openings is smaller toward the outer side in the radial direction.
4. A reluctance rotating electric machine according to claim 3.
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