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.
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.
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
FIG. 1 is an exemplary cross-sectional view of a configuration of a totally enclosed fan-cooled rotating
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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。
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。
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。
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
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
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。
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
<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
Next, the flow of gas in the totally enclosed fan-cooled rotating
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
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
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
<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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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.
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.
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.
Priority Applications (2)
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