JP3521262B2 - Rotating electric machine - Google Patents
Rotating electric machineInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機に係り、
特に、鉄心内を効率的に冷却するために、回転軸方向お
よび放射方向に冷却風を導く通風ダクトを備えた回転電
機に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a rotating electric machine,
In particular, the present invention relates to a rotating electric machine provided with a ventilation duct that guides cooling air in a rotation axis direction and a radial direction in order to efficiently cool the inside of an iron core.
【０００２】[0002]
【従来の技術】固定子鉄心および回転子鉄心に回転軸方
向および放射方向通風ダクトを備えた回転電機におい
て、固定子鉄心の通風ダクトの位置と回転子鉄心内の通
風ダクトの位置とを回転軸方向で変えた構造は、例え
ば、特開平１−４３０４３号公報に記載されている。2. Description of the Related Art In a rotating electric machine having a stator core and a rotor core provided with a ventilation axis direction and a radial direction ventilation duct, the position of the ventilation duct of the stator core and the position of the ventilation duct in the rotor core are set to the rotation axis. The structure changed depending on the direction is described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-43043.
【０００３】図７は、前記従来例における放射方向通風
ダクトの配置を示す模式図である。この従来例では、固
定子の放射方向通風ダクトと回転子の放射方向通風ダク
トとが、回転軸方向のエアギャップ流路を挟んでかぎ形
に曲がり、ほぼダクトの幅の分だけ段違いになってい
る。FIG. 7 is a schematic view showing an arrangement of radial ventilation ducts in the conventional example. In this conventional example, the radial ventilation duct of the stator and the radial ventilation duct of the rotor are bent in a hook shape with an air gap passage in the rotation axis direction sandwiched therebetween, and there is a step difference by almost the width of the duct. There is.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この構造は、エアギャ
ップの風量が大きい時すなわち回転電機が高回転時は有
効であるが、低回転時は圧力損失が増加して、放射方向
通風ダクトの流量が減少してしまう。すなわち、回転子
の放射方向通風ダクト２４と固定子の放射方向通風ダク
ト２６とが、エアギャップ流路２０を挟んでかぎ形に曲
がって、段違いになっているので、回転子の放射方向通
風ダクト２４からの冷却風は、直角のエアギャップ２０
方向に一旦曲げられた後、向きを再び変えて、放射方向
の固定子通風ダクト２６に流れ込むことになる。高風量
時には、渦の発生により、冷却効果は増えるが、低風量
時には、圧力損失の増加と流体が運ぶ熱量の減少とによ
り、冷却効果が減少する。This structure is effective when the air volume of the air gap is large, that is, when the rotary electric machine is at high rotation, but when the rotation speed is low, the pressure loss increases and the flow rate of the radial ventilation duct increases. Will decrease. That is, the radial ventilation duct 24 of the rotor and the radial ventilation duct 26 of the stator are bent in a hook shape with the air gap flow path 20 in between, and are in different steps, so that the radial ventilation duct of the rotor is formed. The cooling air from 24 is directed to the right-angled air gap 20.
After being once bent in the direction, the direction is changed again to flow into the radial stator ventilation duct 26. When the air volume is high, the cooling effect increases due to the generation of vortices, but when the air volume is low, the cooling effect decreases due to an increase in pressure loss and a decrease in the amount of heat carried by the fluid.
【０００５】なお、固定子の放射方向通風ダクト２６の
位置と回転子の放射方向通風ダクト２４の位置とが回転
軸方向で合っている一般的な構造の場合は、空気流が、
エアギャップ２０下流側の固定子の側壁に当たり、圧力
損失が増加し、流量が減少してしまうという問題があっ
た。In the case of a general structure in which the position of the radial ventilation duct 26 of the stator and the position of the radial ventilation duct 24 of the rotor are aligned in the rotational axis direction, the air flow is
There was a problem in that the pressure loss increased and the flow rate decreased when hitting the side wall of the stator on the downstream side of the air gap 20.
【０００６】固定子の放射方向通風ダクト２６への冷却
風にとっては、回転子の放射方向通風ダクト２４がファ
ンとして機能し、圧力源になっている。このため、誘導
電動機などの回転電機において、通常の４極機(１５０
０rpmまたは１８００rpm)に対して、８極機(７５０rpm
または９００rpm)などのように低回転時は、放射方向へ
の通風量が減少してしまい、温度が過度に上昇する欠点
があった。For the cooling air to the radial ventilation duct 26 of the stator, the radial ventilation duct 24 of the rotor functions as a fan and is a pressure source. Therefore, in a rotary electric machine such as an induction motor, a normal four-pole machine (150
8 pole machine (750 rpm) for 0 rpm or 1800 rpm
(Or 900 rpm), there is a drawback that the amount of ventilation in the radial direction is reduced at a low rotation speed such that the temperature rises excessively.
【０００７】上記従来例のように、放射方向通風ダクト
を段違いにすると、熱伝達率はわずかに増加するが、圧
力損失が増えて、通風量が減少してしまう。通風量は、
伝達された熱を系外に排出する能力を示す指標であり、
圧力損失を極力低くする必要がある。また、部品点数を
削減しコストダウンを達成するには、部品の共通化によ
り、同じ構造で高回転数にも低回転数にも対応できる冷
却構造の回転電機の出現が望まれている。 When the radial ventilation ducts are staggered as in the conventional example described above, the heat transfer coefficient slightly increases, but the pressure loss increases and the ventilation volume decreases. The ventilation volume is
It is an index showing the ability to discharge the transferred heat to the outside of the system,
It is necessary to minimize the pressure loss. In addition, the number of parts
In order to reduce and achieve cost reduction, common parts are used.
With the same structure, it can handle both high and low rotation speeds.
The advent of a rotating electric machine having a reverse structure is desired.
【０００８】さらに、実開昭５５−１５３８４９号は、
固定子側の通風ダクトの幅と回転子側の通風ダクト幅と
を同じにし、端板部材のプレス打ち抜きした突起部で回
転子側の通風ダクトの開口部の幅を絞り込んだ構造を提
案している。しかし、上記特開平１−４３０４３号公報
の記載から明らかなように、圧力損失を検討すると、回
転子側では通風ダクトの摩擦損が、固定子側では通風ダ
クトの摩擦損が、熱交換器損および外部の通風ダクト内
の圧力損失が大部分を占める。回転子側では、回転子の
通風ダクトの摩擦損をいかに減らすかが肝要である。実
開昭５５−１５３８４９号の考案では、端板部材のプレ
ス打ち抜きした突起部で回転子側の通風ダクトの開口部
の幅を絞り込んでおり、本来は減らしたい通風ダクトの
摩擦損に加えて、出口損を増加させる不利な対策となっ
ている。 In addition, Japanese Utility Model Laid-Open No. 55-153849,
The width of the stator side ventilation duct and the width of the rotor side ventilation duct
The same, and turn it with the protrusion punched out of the end plate member.
Proposed a structure that narrows the width of the opening of the ventilation duct on the trochanter side.
I am planning. However, the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 1-43043
As is clear from the description of,
Friction loss of the ventilation duct on the trochanter side and ventilation duct on the stator side.
Friction loss in the heat exchanger and inside the external ventilation duct
Pressure loss accounts for the majority. On the rotor side,
It is important to reduce the friction loss of the ventilation duct. Fruit
In the invention of Kai-Sho 55-153849, the end plate member
Opening of the ventilation duct on the rotor side with the punched-out protrusion
Of the ventilation duct that we originally wanted to reduce
In addition to friction loss, it is a disadvantageous measure that increases exit loss
ing.
【０００９】本発明の目的は、低回転から高回転まで広
範囲に亘り冷却風の圧力損失を極力低くする構造の放射
方向通風ダクトを備えた回転電機を提供することであ
る。An object of the present invention is to provide a rotary electric machine provided with a radial ventilation duct having a structure in which the pressure loss of cooling air is minimized over a wide range from low rotation to high rotation.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、鉄心ブロックと回転軸から放射方向に延
びかつ円周方向に間欠的に配置されるスペーサとを回転
軸方向に交互に配列し各鉄心ブロック間に冷却風が内側
から外周側に通る通風ダクトを形成した固定子と、固定
子の界磁空間内に軸支されて鉄心ブロックと回転軸から
放射方向に延びかつ円周方向に間欠的に配置されるスペ
ーサとを回転軸方向に交互に配列し各鉄心ブロック間に
冷却風が回転中心側から外周側に通る通風ダクトを形成
した回転子とを含む回転電機において、固定子の通風ダ
クトの回転軸方向の幅を回転子の通風ダクトの回転軸方
向の幅よりも広くした回転電機を提案する。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention alternates in the rotation axis direction an iron core block and spacers extending radially from the rotation axis and arranged intermittently in the circumferential direction. And a stator that forms a ventilation duct that allows cooling air to pass from the inner side to the outer peripheral side between the core blocks, and is axially supported in the field space of the stator and extends in the radial direction from the core block and the rotation axis. In a rotating electric machine including a rotor having spacers arranged intermittently in the circumferential direction and arranged alternately in the rotation axis direction, and cooling air between each iron core block forming a ventilation duct passing from the rotation center side to the outer peripheral side, We propose a rotating electric machine in which the width of the stator ventilation duct in the rotation axis direction is wider than the width of the rotor ventilation duct in the rotation axis direction.
【００１１】本発明は、また、上記目的を達成するため
に、鉄心ブロックと回転軸から放射方向に延びかつ円周
方向に間欠的に配置されるスペーサとを回転軸方向に交
互に配列し各鉄心ブロック間に冷却風が内側から外周側
に通る通風ダクトを形成した固定子と、固定子の界磁空
間内に軸支されて鉄心ブロックと回転軸から放射方向に
延びかつ円周方向に間欠的に配置されるスペーサとを回
転軸方向に交互に配列し各鉄心ブロック間に冷却風が回
転中心側から外周側に通る通風ダクトを形成した回転子
とを含む回転電機において、固定子の通風ダクトの回転
軸方向の幅を回転子の通風ダクトの回転軸方向の幅より
も広くし、固定子の通風ダクトおよび回転子の通風ダク
トの上流側側面を回転軸方向で同一位置にした回転電機
を提案する。In order to achieve the above object, the present invention further comprises iron core blocks and spacers extending in a radial direction from a rotating shaft and arranged intermittently in a circumferential direction, alternately arranged in the rotating shaft direction. A stator that forms a ventilation duct that allows cooling air to pass from the inner side to the outer peripheral side between the core blocks, and is axially supported in the field space of the stator and extends radially from the core block and the rotation axis and is intermittent in the circumferential direction. In a rotating electric machine including a rotor in which the cooling air is formed between the iron core blocks by alternately arranging spacers that are arranged in a row in the direction of the rotation axis and cooling air flows from the rotation center side to the outer peripheral side. A rotating electrical machine in which the width of the duct in the rotation axis direction is wider than the width of the ventilation duct of the rotor in the rotation axis direction, and the ventilation duct of the stator and the upstream side surface of the ventilation duct of the rotor are located at the same position in the rotation axis direction. To propose.
【００１２】本発明は、さらに、上記目的を達成するた
めに、鉄心ブロックと回転軸から放射方向に延びかつ円
周方向に間欠的に配置されるスペーサとを回転軸方向に
交互に配列し各鉄心ブロック間に冷却風が内側から外周
側に通る通風ダクトを形成した固定子と、固定子の界磁
空間内に軸支されて鉄心ブロックと回転軸から放射方向
に延びかつ円周方向に間欠的に配置されるスペーサとを
回転軸方向に交互に配列し各鉄心ブロック間に冷却風が
回転中心側から外周側に通る通風ダクトを形成した回転
子とを含む回転電機において、固定子の通風ダクトおよ
び回転子の通風ダクトの回転軸方向の中心を同一位置に
した回転電機を提案する。Further, in order to achieve the above object, the present invention further comprises iron core blocks and spacers extending in the radial direction from the rotating shaft and arranged intermittently in the circumferential direction, alternately arranged in the rotating shaft direction. A stator that forms a ventilation duct that allows cooling air to pass from the inner side to the outer peripheral side between the core blocks, and is axially supported in the field space of the stator and extends radially from the core block and the rotation axis and is intermittent in the circumferential direction. In a rotating electric machine including a rotor in which the cooling air is formed between the iron core blocks by alternately arranging spacers that are arranged in a row in the direction of the rotation axis and cooling air flows from the rotation center side to the outer peripheral side. We propose a rotating electric machine in which the centers of the duct and the ventilation duct of the rotor are in the same position in the direction of the rotation axis.
【００１３】本発明においては、固定子の通風ダクトの
回転軸方向の幅を回転子の通風ダクトの回転軸方向の幅
よりも広くしたので、特に低回転時には圧力損失が少な
くなり、しかも、流線がエアギャップの回転軸方向の流
れにより曲げられることにより、風量が増加する。その
結果、流量低減を防ぎ、回転電機全体の冷却性能を向上
させ、コンパクトな回転電機を実現できる。また、実開
昭５５−１５３８４９号の考案とは異なって、端板部材
のプレス打ち抜きした突起部で回転子側の通風ダクトの
開口部の幅を一切絞り込んでいないので、出口損を増加
させることはない。 In the present invention, since the width of the ventilation duct of the stator in the direction of the rotation axis is made wider than the width of the ventilation duct of the rotor in the direction of the rotation axis, pressure loss is reduced especially at low rotation speed, and The air volume increases as the wire is bent by the flow in the direction of the rotation axis of the air gap. As a result, reduction of the flow rate can be prevented, the cooling performance of the entire rotating electric machine can be improved, and a compact rotating electric machine can be realized. In addition, actual
Unlike the invention of Sho 55-153849, the end plate member
Of the ventilation duct on the rotor side with the protrusion punched out by
Increased outlet loss because the width of the opening is not narrowed down at all
There is nothing to do.
【００１４】固定子の通風ダクトと回転子の通風ダクト
との回転軸方向の相対位置については、固定子の通風ダ
クトおよび回転子の通風ダクトの上流側側面を同一位置
にする方式と、固定子の通風ダクトおよび回転子の通風
ダクトの回転軸方向の中心を同一位置にする方式のいず
れを採用してもよい。どちらに場合も、空気流が、エア
ギャップ下流側の固定子の側壁に当たることが少なくな
るので、圧力損失が増加せず、流量が減少する度合いが
緩和される。したがって、流量低減を防止し、回転電機
全体の冷却性能を向上させ、コンパクトな回転電機を実
現できる。Regarding the relative position of the ventilation duct of the stator and the ventilation duct of the rotor in the direction of the rotation axis, the stator ventilation duct and the rotor ventilation duct have the same upstream side surface, and Any of the method in which the center of the ventilation duct of the rotor and the center of the ventilation duct of the rotor in the rotation axis direction are located at the same position may be adopted. In either case, the air flow is less likely to hit the side wall of the stator downstream of the air gap, so that the pressure loss does not increase and the degree of decrease in the flow rate is mitigated. Therefore, it is possible to prevent a reduction in the flow rate, improve the cooling performance of the entire rotary electric machine, and realize a compact rotary electric machine.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】次に、図１〜図６を参照して、本
発明による回転電機の実施例を説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of a rotary electric machine according to the present invention will be described with reference to FIGS.
【００１６】《実施例１》図１は、本発明による回転電
機の実施例１の概略の構造を示す部分断面図であり、図
２は、図１の実施例におけるエアギャップと回転子の通
風ダクトと固定子の通風ダクトとの関係を示す模式図で
ある。First Embodiment FIG. 1 is a partial sectional view showing a schematic structure of a first embodiment of a rotating electric machine according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the ventilation of the air gap and the rotor in the embodiment of FIG. It is a schematic diagram which shows the relationship between a duct and the ventilation duct of a stator.
【００１７】回転軸２に取り付けられた冷却ファン４
は、回転軸２とともに回転し、ファンカバー６の側面入
気口８から冷却風を取り入れ、ブラケット１０の通風口
１２を経て、回転電機内部に冷却風を導き、回転子１４
および固定子１６を冷却する。回転子１４と固定子１６
とから発生する熱は、固定子外側の通風ダクト１８，エ
アギャップの回転軸方向通風ダクト２０，回転子の回転
軸方向通風ダクト２２，回転子の放射方向通風ダクト２
４，固定子の放射方向通風ダクト２６において、回転軸
２に取り付けられた冷却ファン４からの冷却風により、
熱交換され、冷却される。なお、回転子１４，固定子１
６のコアは、損失低減のために、積層板で形成されてい
る。A cooling fan 4 attached to the rotary shaft 2.
Rotates with the rotary shaft 2, takes in cooling air from the side air inlet 8 of the fan cover 6, guides the cooling air into the rotating electric machine through the air inlet 12 of the bracket 10, and causes the rotor 14 to rotate.
And cool the stator 16. Rotor 14 and stator 16
The heat generated from and is generated by the ventilation duct 18 on the outside of the stator, the ventilation duct 20 in the rotation axis direction of the air gap, the ventilation duct 22 in the rotation axis direction of the rotor, and the radial ventilation duct 2 of the rotor.
4, in the radial ventilation duct 26 of the stator, by the cooling air from the cooling fan 4 attached to the rotating shaft 2,
It is heat exchanged and cooled. In addition, the rotor 14 and the stator 1
The core of No. 6 is formed of a laminated plate to reduce loss.
【００１８】本実施例においては、固定子１６の放射方
向通風ダクト２６の回転軸方向幅Ｗをこれに対応する回
転子１４の放射方向通風ダクト２４の回転軸方向幅Ｗａ
よりも広くする。回転軸方向幅は、例えば、Ｗ＝１０ｍ
ｍ，Ｗａ＝８ｍｍとする。In the present embodiment, the width W of the radial ventilation duct 26 of the stator 16 in the rotation axis direction corresponds to the width Wa of the radial ventilation duct 24 of the rotor 14 in the rotation axis direction.
Wider than. The width in the rotation axis direction is, for example, W = 10 m
m and Wa = 8 mm.
【００１９】固定子１６の放射方向通風ダクト２６の回
転軸方向幅Ｗをこれに対応する回転子１４の放射方向通
風ダクト２４の回転軸方向幅Ｗａより広くすることによ
り、冷却風の流れに対して上流側の段差が無くなり、圧
力損失が少なくなる。By making the width W of the radial ventilation duct 26 of the stator 16 in the rotation axis direction wider than the width Wa of the corresponding radial ventilation duct 24 of the rotor 14 in the rotation axis direction, the flow of cooling air is prevented. As a result, there is no step on the upstream side, and pressure loss is reduced.
【００２０】図２に示すように、エアギャップの回転軸
方向通風ダクト２０の流れの回転軸方向ベクトル２８と
回転子の通風ダクト２４からの流れのベクトル３０とが
合成されると、流れのベクトル３２のようになり、放射
方向の流れのベクトルが下流方向に向きを変えられる。As shown in FIG. 2, when the rotational axis direction vector 28 of the flow of the air gap rotary axis ventilation duct 20 and the flow vector 30 of the rotor's ventilation duct 24 are combined, the flow vector 32, the radial flow vector is diverted downstream.
【００２１】本実施例では、エアギャップ２０の下流方
向に広がるように、固定子１６の放射方向通風ダクト２
６の幅Ｗをこれに対応する回転子１４の放射方向通風ダ
クト２４の回転軸方向幅Ｗａよりも広くするので、通風
抵抗が減少して、通風ダクト２６の風量を増加させるこ
とができる。すなわち、エアギャップ部分２０では、エ
アギャップの流れのベクトル２８が生じており、回転子
１４の放射方向通風ダクト２４からの流れのベクトル３
０がそこを横断する際に、この通風ダクト２４の側面位
置Ｂに対して、固定子１６の放射方向通風ダクト２６の
側面を位置Ｂａまで移動させると、合成ベクトル３２に
適する放射方向通風ダクト２６が形成されるので、圧力
損失が低減される。この場合、流路断面積が広くなり、
流速は低下するが、回転子１４の放射方向通風ダクト２
４から固定子１６の放射方向通風ダクト２６に流れる流
量は、合成ベクトル３２の効果で、あまり減らない。In this embodiment, the radial ventilation duct 2 of the stator 16 is arranged so as to spread in the downstream direction of the air gap 20.
Since the width W of 6 is made wider than the corresponding width Wa of the radial ventilation duct 24 of the rotor 14 in the rotation axis direction, the ventilation resistance is reduced, and the air volume of the ventilation duct 26 can be increased. That is, the air gap flow vector 28 is generated in the air gap portion 20, and the flow vector 3 from the radial ventilation duct 24 of the rotor 14 is generated.
When 0 moves across the side surface position B of the ventilation duct 24 when the side surface of the radial ventilation duct 26 of the stator 16 is moved to the position Ba, the radial ventilation duct 26 suitable for the combined vector 32 is obtained. Are formed, the pressure loss is reduced. In this case, the flow passage cross-sectional area becomes wider,
Although the flow velocity decreases, the radial ventilation duct 2 of the rotor 14
The flow rate from 4 to the radial ventilation duct 26 of the stator 16 does not decrease so much due to the effect of the combined vector 32.
【００２２】また、固定子１６の放射方向通風ダクト２
６の上流側側面と回転子１４の放射方向通風ダクト２４
の上流側側面とを回転軸方向で同じ位置Ａに設置する。
上流側側面を同じ位置Ａに設置すると、上流側側壁の位
置の相違による渦の発生を低減できる。The radial ventilation duct 2 of the stator 16 is also provided.
6 and the radial side ventilation duct 24 of the rotor 14
Is installed at the same position A in the direction of the rotation axis.
If the upstream side surfaces are installed at the same position A, the generation of vortices due to the difference in the positions of the upstream side walls can be reduced.
【００２３】図３は、本発明による回転子１４の放射方
向通風ダクト２４と固定子１６の放射方向通風ダクト２
６との構造の一例を示す斜視図である。固定子１６の放
射方向通風ダクト２６の回転軸方向の幅Ｗと回転子１４
の放射方向通風ダクト２４の回転軸方向の幅Ｗａは、固
定子１６のスペーサ３６の高さＷと回転子１４のスペー
サ３４の高さＷａとにより規定される。FIG. 3 shows the radial ventilation duct 24 of the rotor 14 and the radial ventilation duct 2 of the stator 16 according to the present invention.
6 is a perspective view showing an example of a structure with FIG. The width W of the stator 16 in the direction of the rotation axis of the radial ventilation duct 26 and the rotor 14
The width Wa of the radial ventilation duct 24 in the rotation axis direction is defined by the height W of the spacer 36 of the stator 16 and the height Wa of the spacer 34 of the rotor 14.
【００２４】回転子１４は回転しているので、流体に動
力を与える。一方、固定子１６には動力源が無いから、
流体に動力を与えることはない。そこで、本発明では、
Ｗ＞Ｗａとして固定子の抵抗を低減する。Since the rotor 14 is rotating, it gives power to the fluid. On the other hand, since the stator 16 has no power source,
It does not power the fluid. Therefore, in the present invention,
The resistance of the stator is reduced by setting W> Wa.
【００２５】回転電機のうち、例えば、誘導電動機にお
いては、図２の固定子コイル４０がスロット３８に挿入
される。固定子１６の通風ダクト２６のピッチＰｄとス
ロット２４の幅Ｐｃとは、Ｐｃ／Ｐｄ＝０.４６程度に
設定される。固定子１６の通風ダクト２６のピッチＰｄ
は、さらに大きく設定してもよいので、Ｐｃ／Ｐｄ＜
０.５の範囲が実際的である。Ｐｃ／Ｐｄが１以上にな
ると、Ｐｃすなわち固定子コイル４０を入れるスロット
３８の幅と比べて、通風ダクト２６のピッチＰｄが狭く
なり、通風抵抗が増加し、放射方向通風ダクト２６の通
風量が少なくなってしまう。固定子１６の内径が３６０
ｍｍの場合、回転子１４の通風ダクト２４の回転軸方向
のＷは８ｍｍ，断面積は７２ｍｍ2であって、固定子の
通風ダクト２６のＷは１０ｍｍ，断面積は１５８ｍｍ2
である。In the rotating electric machine, for example, in an induction motor, the stator coil 40 of FIG. 2 is inserted into the slot 38. The pitch Pd of the ventilation ducts 26 of the stator 16 and the width Pc of the slots 24 are set to about Pc / Pd = 0.46. Pitch Pd of the ventilation duct 26 of the stator 16
May be set larger, so Pc / Pd <
A range of 0.5 is practical. When Pc / Pd becomes 1 or more, the pitch Pd of the ventilation duct 26 becomes narrower than the width of the slot 38 in which the stator coil 40 is inserted, the ventilation resistance increases, and the ventilation volume of the radial ventilation duct 26 increases. Will decrease. The inner diameter of the stator 16 is 360
In the case of mm, the ventilation duct 24 of the rotor 14 has a width W of 8 mm and a sectional area of 72 mm 2 , and the ventilation duct 26 of the stator has a width W of 10 mm and a sectional area of 158 mm 2.
Is.
【００２６】《実施例２》図４は、放射方向通風ダクト
２４，２６を多段に形成した実施例２におけるエアギャ
ップ２０と回転子１４の通風ダクト２４と固定子１６の
通風ダクト２６との関係を示す模式図である。通風ダク
ト２４，２６は、既に図２に示した通り、少なくとも１
段あれば、本発明を適用できるが、本発明は、図４のよ
うに、多段であっても、有効である。<Embodiment 2> FIG. 4 shows the relationship between the air gap 20, the ventilation duct 24 of the rotor 14 and the ventilation duct 26 of the stator 16 in Embodiment 2 in which the radial ventilation ducts 24 and 26 are formed in multiple stages. It is a schematic diagram which shows. The ventilation ducts 24, 26 have at least 1 as shown in FIG.
The present invention can be applied as long as there are stages, but the present invention is effective even if there are multiple stages as shown in FIG.
【００２７】通風ダクト２４，２６は、回転子１４と固
定子１６とを分断するので、通風ダクト２４，２６の段
数に比例してコストが掛かる。通風ダクト２４，２６の
段数があまり多くても、他の条件との兼ね合いもあり、
有効でない。通風ダクト２４，２６の段数が限られてい
る時は、上流側よりも高温になっている下流側に通風ダ
クト２４，２６を設置すると、冷却効果が大きい。すな
わち、放射方向通風ダクト２４，２６が回転軸方向で下
流側にのみ設置された場合、放射方向通風ダクト２４，
２６に流れる冷却風は、上流側の回転軸方向ダクト２０
を流れている間に、既に加熱されているので、放射方向
通風ダクト２４，２６の風量が、特に重要である。風量
が少ないと、既に高温になった冷却風では、伝達された
熱を運び去ることが困難となる。そこで、熱伝達率の増
強策よりも、圧力損失を低減して風量を増加させる対策
の方が、回転電機全体の冷却には効果がある。Since the ventilation ducts 24 and 26 divide the rotor 14 and the stator 16, the cost increases in proportion to the number of stages of the ventilation ducts 24 and 26. Even if there are too many stages of ventilation ducts 24 and 26, there are tradeoffs with other conditions,
Not valid. When the number of stages of the ventilation ducts 24, 26 is limited, if the ventilation ducts 24, 26 are installed on the downstream side, which has a higher temperature than the upstream side, the cooling effect is large. That is, when the radial ventilation ducts 24, 26 are installed only on the downstream side in the rotation axis direction, the radial ventilation ducts 24, 26
The cooling air flowing through the duct 26 is provided in the upstream rotary shaft duct 20.
The air volume in the radial ventilation ducts 24, 26 is of particular importance since it has already been heated during the course of the flow. If the air volume is small, it becomes difficult for the cooling air that has already become hot to carry away the transferred heat. Therefore, the measure of reducing the pressure loss and increasing the air flow is more effective in cooling the entire rotating electrical machine than the measure of increasing the heat transfer coefficient.
【００２８】《実施例３》図５は、本発明の実施例３に
おけるエアギャップ２０と回転子１４の放射方向通風ダ
クト２４と固定子１６の放射方向通風ダクト２６との関
係を示す模式図である。図５に示すように、回転子１４
の通風ダクト２０の回転軸方向の中心と固定子１６の放
射方向通風ダクト２６の回転軸方向の中心とを合わせて
も、固定子１６の放射方向通風ダクト２６の回転軸方向
の幅Ｗを回転子１４の放射方向通風ダクト２４の回転軸
方向の幅Ｗａよりも広くしてあれば、合成ベクトル３２
の方向の流れに対する圧力損失が少なくなるので、図２
の場合と同様に、渦の発生を低減できる。<Embodiment 3> FIG. 5 is a schematic diagram showing the relationship between the air gap 20, the radial ventilation duct 24 of the rotor 14 and the radial ventilation duct 26 of the stator 16 in the third embodiment of the present invention. is there. As shown in FIG.
Even if the center of the ventilation duct 20 in the direction of the rotation axis and the center of the stator 16 in the direction of the rotation axis of the radial direction are aligned, the width W of the stator 16 in the direction of the rotation axis of the radial ventilation duct 26 is rotated. If the width is larger than the width Wa of the radial ventilation duct 24 of the child 14 in the rotation axis direction, the combined vector 32
Since the pressure loss for the flow in the direction of
As in the case of 1, the generation of vortices can be reduced.
【００２９】《実施例１〜実施例３の効果》図６は、出
力が５００ｋＷ，固定子１６内径が４５０ｍｍ，エアギ
ャップが２ｍｍの開放形誘導電動機における図７の従来
例，本発明の実施例１(実施例２)，本発明の実施例３の
固定子１６の放射方向通風ダクト２６の流量を比べて示
す図である。回転電機が、インバータなどにより可変速
になっている場合、(ａ)実施例１(実施例２)でも、(ｂ)
実施例３でも、(ｃ)図７の従来例と比較して、低回転時
ばかりでなく、広い回転範囲で流量が増加し、冷却効果
が改善される。<< Effects of Embodiments 1 to 3 >> FIG. 6 shows a conventional example of FIG. 7 in an open type induction motor having an output of 500 kW, a stator 16 inner diameter of 450 mm, and an air gap of 2 mm, and an embodiment of the present invention. It is a figure which compares the flow volume of the radial ventilation duct 26 of the stator 16 of 1st Example (Example 2) and 3rd Example of this invention. In the case where the rotating electric machine has a variable speed by an inverter or the like, (a) the first embodiment (second embodiment), (b)
Also in the third embodiment, as compared with the conventional example of FIG. 7 (c), the cooling effect is improved not only at the time of low rotation but also in a wide rotation range.
【００３０】また、同じ通風ダクト寸法で、広い回転数
範囲の回転電機を冷却できるので、各種の出力が必要な
シリーズ化に際して、部品の共通化によるコストダウン
に適した構造である。Further, since it is possible to cool a rotary electric machine having a wide range of rotation speeds with the same ventilation duct size, it is a structure suitable for cost reduction due to common parts when making series which requires various outputs.
【００３１】[0031]
【発明の効果】本発明によれば、固定子の通風ダクトの
回転軸方向の幅を回転子の通風ダクトの回転軸方向の幅
よりも広くしたので、特に、低回転時には圧力損失が少
なくなり、しかも、流線がエアギャップの回転軸方向の
流れにより曲げられることにより、風量が増加する。そ
の結果、流量低減を防ぎ、回転電機全体の冷却性能を向
上させ、コンパクトな回転電機を実現できる。According to the present invention, the width of the ventilation duct of the stator in the direction of the rotation axis is made wider than the width of the ventilation duct of the rotor in the direction of the rotation axis. Moreover, since the streamlines are bent by the flow of the air gap in the rotation axis direction, the air volume increases. As a result, reduction of the flow rate can be prevented, the cooling performance of the entire rotating electric machine can be improved, and a compact rotating electric machine can be realized.
【００３２】また、固定子の通風ダクトと回転子の通風
ダクトとの回転軸方向の相対位置については、固定子の
通風ダクトおよび回転子の通風ダクトの上流側側面を同
一位置にする方式と、固定子の通風ダクトおよび回転子
の通風ダクトの回転軸方向の中心を同一位置にする方式
のいずれかを採用し、どちらに場合も、空気流が、エア
ギャップ下流側の固定子の側壁に当たることが少なくな
るので、圧力損失が増加せず、流量が減少する度合いが
緩和される。したがって、流量低減を防止し、回転電機
全体の冷却性能を向上させ、コンパクトな回転電機を実
現できる。Regarding the relative position of the stator ventilation duct and the rotor ventilation duct in the direction of the rotation axis, the stator ventilation duct and the rotor ventilation duct have the same upstream side surface. Adopt one of the methods in which the center of the rotor's ventilation duct and the rotor's ventilation duct in the direction of the rotation axis are at the same position, and in either case, the airflow should hit the side wall of the stator downstream of the air gap. Therefore, the pressure loss does not increase and the degree of decrease in the flow rate is reduced. Therefore, it is possible to prevent a reduction in the flow rate, improve the cooling performance of the entire rotary electric machine, and realize a compact rotary electric machine.
【図１】本発明による回転電機の実施例１の概略の構造
を示す部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a schematic structure of a rotating electric machine according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１の実施例におけるエアギャップと回転子の
通風ダクトと固定子の通風ダクトとの関係を示す模式図
である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a relationship between an air gap, a ventilation duct of a rotor, and a ventilation duct of a stator in the embodiment of FIG.
【図３】本発明による回転子の放射方向通風ダクトと固
定子の放射方向通風ダクトとの構造の一例を示す斜視図
である。FIG. 3 is a perspective view showing an example of structures of a radial ventilation duct of a rotor and a radial ventilation duct of a stator according to the present invention.
【図４】放射方向通風ダクトを多段に形成した実施例２
におけるエアギャップと回転子の通風ダクトと固定子の
通風ダクトとの関係を示す模式図である。FIG. 4 is a second embodiment in which radial ventilation ducts are formed in multiple stages.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a relationship between an air gap, a rotor ventilation duct, and a stator ventilation duct in FIG.
【図５】本発明の実施例３におけるエアギャップと回転
子の放射方向通風ダクトと固定子の放射方向通風ダクト
との関係を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a relationship between an air gap, a radial ventilation duct of a rotor, and a radial ventilation duct of a stator according to a third embodiment of the present invention.
【図６】出力が５００ｋＷ，固定子内径が４５０ｍｍ，
エアギャップが２ｍｍの開放形誘導電動機における図７
の従来例，本発明の実施例１(実施例２)，本発明の実施
例３の固定子の放射方向通風ダクトの流量を比べて示す
図である。FIG. 6 shows an output of 500 kW, a stator inner diameter of 450 mm,
Figure 7 for an open induction motor with an air gap of 2 mm
FIG. 6 is a diagram showing a comparison of the flow rates of the radial ventilation ducts of the stator of the conventional example, Example 1 (Example 2) of the present invention, and Example 3 of the present invention.
【図７】従来例における放射方向通風ダクトの配置を示
す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing an arrangement of radial ventilation ducts in a conventional example.
２ 回転子軸
４ 冷却ファン
６ ファンカバー
８ 側面入気口
１０ ブラケット
１２ 通風口
１４ 回転子
１６ 固定子
１８ 固定子鉄心の外側回転軸方向通風ダクト
２０ エアギャップの回転軸方向通風ダクト
２２ 回転子の回転軸方向通風ダクト
２４ 回転子の放射方向通風ダクト
２６ 固定子の放射方向通風ダクト
２８ エアギャップ２０の回転軸方向流れベクトル
３０ 回転子１４の放射方向通風ダクト２４からの流れ
ベクトル
３２ 固定子１６の放射方向通風ダクト２６に入る合成
流れベクトル
３４ 回転子通風ダクトスペーサ
３６ 固定子通風ダクトスペーサ
３８ スロット
４０ 固定子コイル2 Rotor shaft 4 Cooling fan 6 Fan cover 8 Side air inlet 10 Bracket 12 Vent 14 Rotor 16 Stator 18 Outside stator core rotary axial ventilation duct 20 Air gap rotary axial ventilation duct 22 Rotor Rotational axial ventilation duct 24 Radial ventilation duct of rotor 26 Radial ventilation duct of stator 28 Rotational axial flow vector of air gap 20 Flow vector from radial ventilation duct 24 of rotor 14 32 of stator 16 Combined flow vector 34 entering the radial ventilation duct 26 Rotor ventilation duct spacer 36 Stator ventilation duct spacer 38 Slot 40 Stator coil
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梶原 憲三 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 藤垣 哲朗 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 永井 宏樹 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 実開 昭55−153849（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02K 1/20 H02K 1/32 H02K 9/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Kenzo Kajiwara 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi factory (72) Inventor Tetsuro Fujigaki 3-chome, Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No. 1 Hitachi Ltd., Hitachi Plant (72) Inventor Hiroki Nagai 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. (56) References, Hitachi 55-153849 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H02K 1/20 H02K 1/32 H02K 9/06
Claims (3)
びかつ円周方向に間欠的に配置されるスペーサとを前記
回転軸方向に交互に配列し前記各鉄心ブロック間に冷却
風が内側から外周側に通る通風ダクトを形成した固定子
と、前記固定子の界磁空間内に軸支されて鉄心ブロック
と前記回転軸から放射方向に延びかつ円周方向に間欠的
に配置されるスペーサとを前記回転軸方向に交互に配列
し前記各鉄心ブロック間に冷却風が回転中心側から外周
側に通る通風ダクトを形成した回転子とを含む回転電機
において、 前記固定子の通風ダクトの前記回転軸方向の幅を前記回
転子の通風ダクトの前記回転軸方向の幅よりも広くした
ことを特徴とする回転電機。1. An iron core block and spacers extending in a radial direction from a rotating shaft and arranged intermittently in a circumferential direction are alternately arranged in the rotating shaft direction, and cooling air is blown from the inside to the outside between the iron core blocks. A stator formed with a ventilation duct passing through the side, a core block axially supported in the field space of the stator and a spacer extending radially from the rotating shaft and arranged intermittently in the circumferential direction. A rotating electric machine comprising: a rotor in which cooling air is formed between the iron core blocks alternately arranged in the rotation axis direction to form a ventilation duct that passes from a rotation center side to an outer peripheral side, the rotation axis of the ventilation duct of the stator. A rotating electrical machine, wherein a width in a direction is made wider than a width in a direction of the rotation axis of a ventilation duct of the rotor.
びかつ円周方向に間欠的に配置されるスペーサとを前記
回転軸方向に交互に配列し前記各鉄心ブロック間に冷却
風が内側から外周側に通る通風ダクトを形成した固定子
と、前記固定子の界磁空間内に軸支されて鉄心ブロック
と前記回転軸から放射方向に延びかつ円周方向に間欠的
に配置されるスペーサとを前記回転軸方向に交互に配列
し前記各鉄心ブロック間に冷却風が回転中心側から外周
側に通る通風ダクトを形成した回転子とを含む回転電機
において、 前記固定子の通風ダクトの前記回転軸方向の幅を前記回
転子の通風ダクトの前記回転軸方向の幅よりも広くし、
前記固定子の通風ダクトおよび前記回転子の通風ダクト
の上流側側面を前記回転軸方向で同一位置にしたことを
特徴とする回転電機。2. An iron core block and spacers extending in a radial direction from a rotating shaft and arranged intermittently in a circumferential direction are alternately arranged in the rotating shaft direction, and cooling air is blown from the inside to the outside between the iron core blocks. A stator formed with a ventilation duct passing through the side, a core block axially supported in the field space of the stator and a spacer extending radially from the rotating shaft and arranged intermittently in the circumferential direction. A rotating electric machine comprising: a rotor in which cooling air is formed between the iron core blocks alternately arranged in the rotation axis direction to form a ventilation duct that passes from a rotation center side to an outer peripheral side, the rotation axis of the ventilation duct of the stator. The width in the direction is wider than the width of the ventilation duct of the rotor in the rotation axis direction,
A rotary electric machine, wherein the ventilation side duct of the stator and the upstream side surface of the ventilation duct of the rotor are located at the same position in the rotation axis direction.
びかつ円周方向に間欠的に配置されるスペーサとを前記
回転軸方向に交互に配列し前記各鉄心ブロック間に冷却
風が内側から外周側に通る通風ダクトを形成した固定子
と、前記固定子の界磁空間内に軸支されて鉄心ブロック
と前記回転軸から放射方向に延びかつ円周方向に間欠的
に配置されるスペーサとを前記回転軸方向に交互に配列
し前記各鉄心ブロック間に冷却風が回転中心側から外周
側に通る通風ダクトを形成した回転子とを含む回転電機
において、 前記固定子の通風ダクトの前記回転軸方向の幅を前記回
転子の通風ダクトの前記回転軸方向の幅よりも広くし、
前記固定子の通風ダクトおよび前記回転子の通風ダクト
の前記回転軸方向の中心を同一位置にしたことを特徴と
する回転電機。3. An iron core block and spacers extending in a radial direction from a rotating shaft and arranged intermittently in a circumferential direction are alternately arranged in the rotating shaft direction, and cooling air is blown from the inside to the outside between the iron core blocks. A stator formed with a ventilation duct passing through the side, a core block axially supported in the field space of the stator and a spacer extending radially from the rotating shaft and arranged intermittently in the circumferential direction. A rotating electric machine comprising: a rotor in which cooling air is formed between the iron core blocks alternately arranged in the rotation axis direction to form a ventilation duct that passes from a rotation center side to an outer peripheral side, the rotation axis of the ventilation duct of the stator. The width in the direction is wider than the width of the ventilation duct of the rotor in the rotation axis direction,
A rotating electric machine, wherein the center of the ventilation duct of the stator and the center of the ventilation duct of the rotor in the rotation axis direction are at the same position.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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