JP4023031B2

JP4023031B2 - Rotating electric machine

Info

Publication number: JP4023031B2
Application number: JP15155799A
Authority: JP
Inventors: 光郎上田
Original assignee: Meidensha Corp
Current assignee: Meidensha Corp
Priority date: 1999-05-31
Filing date: 1999-05-31
Publication date: 2007-12-19
Anticipated expiration: 2019-05-31
Also published as: JP2000341908A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転電機に関し、特に、極低慣性高速回転電機に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転子の慣性は回転子径の４乗に比例し、回転子の軸方向長さの１乗に比例する。よって、極低慣性高速回転電機では回転子を極低慣性にするために回転子径を極力小さく設計するが、このことにより、コイル部の発熱密度が極端に大きくなる。そこで、かかる極低慣性高速回転電機においては、固定子部では固定子外周のフレームをウォータジャケットにし、また、回転子部では回転軸の中心に設けた流路にシール装置を介して冷却水を流すことにより、コイル部の高発熱密度に対応している。
【０００３】
特に、自動車関連製品の開発、試験においては、エンジンと同等の低慣性、高速、大トルクの回転電機（ダイナモメータ）の出現が望まれている。図１３にはその一例を示す。同図に示す回転電機１は三相誘導電動機であり、固定子２の外周のフレーム３は流路３ａが形成されてウォータジャケットとなっており、冷却水が流路３ａの一端側から供給されて他端側から排出されるようになっている。また、回転子４の回転軸５の中心部には２重の流路５ａ，５ｂが設けられており、冷却水が内側の流路５ｂを左端側から右端側へと流れた後、外側の流路５ａを右端側から左端側へと流れて排出されるようになっている。
【０００４】
また、直接冷却式の回転電機としては、図１４に示すような構成のものが従来から知られている。即ち、図１４に示す回転電機１１では、固定子１２に流路１３が形成されており、冷却液（水又は油）が、フレーム１４の一端側から機内へ供給され、固定子１２と回転子１５との間のギャップ部１６と流路１３とに分流して軸方向にそれぞれ流れた後、合流して、フレーム１４の他端側から排出されるようになっている。また、回転軸１９の両端部を回転自在に支持する軸受１７，１８に対しても、潤滑油を循環させるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１３に示す回転電機１では、次の▲１▼〜▲４▼の問題点を有している。
【０００６】
▲１▼ 回転子４の冷却水（流路５ａ，５ｂを流れる冷却水）と回転子４との接触面積が小さくて、熱伝達抵抗が大きい。
▲２▼ 固定子２の冷却水（フレーム３の流路３ａを流れる冷却水）から発熱源である固定子コイル６までの距離が長くて、熱伝導抵抗が大きい。
▲３▼ 上記▲１▼，▲２▼の理由により冷却能力が低いため、回転電機１の高出力化が図れない。
▲４▼ 低慣性にするために回転子４を細長くしているため、回転子４の曲げ剛性が小さくて回転子４のクリチカル、即ち、危険速度（固有振動数）が低くなる。このため、回転数使用範囲の制約を受けて高回転とすることができない。換言すれば、高回転とするには曲げ剛性を維持するために回転軸５をあまり細長くすることができず、低慣性化の限界をきたしていた。
【０００７】
一方、図１４に示す回転電機１１では、冷却液（水又は油）と回転子１６との接触面積が大きく、また、固定子コイル２０を直接冷却するため、上記▲１▼〜▲３▼の問題点は概ね解決することができるが、上記▲４▼の問題点は有している。また、次の▲１▼，▲２▼の問題点も有している。
【０００８】
▲１▼ 機内の冷却液はギャップ部１６と流路１３とに分流されて固定子側と回転子側とをそれぞれ冷却するため、機内の冷却効率が悪い。
▲２▼ 機内の冷却油系統と軸受１７，１８の冷却油（潤滑油）系統とが完全に分離されているため、冷却油系統の構成が複雑である。
【０００９】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、回転子の曲げ剛性を高めて回転子のクリチカルを上げること、機内の冷却効率を高めること、潤滑液系統の構成を簡単にすることなどが可能な回転電機を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する第１発明の回転電機は、固定子と回転子とを有し、回転軸の軸方向両端部を軸受により回転自在に支持した回転電機において、
固定子鉄心の軸方向中間部に、前記回転子の軸方向中間部を回転自在に支持する中間静圧軸受を設け、
前記中間静圧軸受に対して外部から供給される潤滑液が、前記中間静圧軸受の外周面側から前記中間静圧軸受に形成した流路を通って前記中間静圧軸受の内周面側へと供給された後、分流して、前記固定子と前記回転子とのギャップ部を軸方向両側へとそれぞれ流れ、固定子コイルの両端部をそれぞれ通って前記固定子鉄心の外周部へと至り、フレーム内周部と前記固定子鉄心外周部との間に形成した戻り流路を通って軸方向中間部へと流れ、ここで合流して、外部へと排出されるように構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、第２発明の回転電機は、第１発明の回転電機において、
前記軸方向両端部の軸受は静圧軸受であり、これらの静圧軸受に対して外部から供給される潤滑油が、同静圧軸受の外周面側から同静圧軸受に形成した流路を通って同静圧軸受の内周面側へと供給された後、前記固定子コイルの両端部へとそれぞれ流入し、ここで前記中間静圧軸受に供給された潤滑液と合流して、この潤滑液とともに流れるように構成したことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００１７】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る回転電機の断面図、図２は図１のＡ部拡大図、図３は図１のＢ部拡大図、図４は図１のＣ部拡大図、図５は中間静圧軸受の正面図、図６（ａ）は図５のＤ−Ｄ線矢視断面図、図６（ｂ）は図５のＥ−Ｅ線矢視断面図、図７は固定子コイルの斜視図である。
【００１８】
＜構成＞
図１に示す回転電機１は三相誘導電動機であり、固定子２２と回転子２３とを有している。回転子２３は、回転軸２６に固定された回転子鉄心（積層鉄心）２５のスロット（貫通孔）２９に回転子バー２４を貫通させ、この回転子バー２４の両端をエンドリング５９，６０で短絡してなるかご形の回転子である。そして、図１及び図２に示すように、回転子鉄心２５の軸方向中間部には回転子鉄心２５と同芯、同径に製作された静圧軸受ジャーナル２７が設けられている。回転子バー２４は静圧軸受ジャーナル２７のスロット（貫通孔）２８も貫通している。
【００１９】
また、図１に示すように、回転軸２６の軸方向両端部にも静圧軸受ジャーナル３０，３１がそれぞれ設けられており、これの静圧軸受ジャーナル３０，３１を介して、回転軸２６の軸方向両端部が直結側静圧軸受３２と反直結側静圧軸受３３とにより回転自在に支持されている。
【００２０】
図３に示すように、直結側静圧軸受３２には、外周面側から内周面側へと通じる径方向の流路３４が形成され、直結側のブラケット５７には、外側から内側へと通じる軸方向の流路３５が形成されている。また、ブラケット５７には直結側静圧軸受３２の流路３４に通じる給油孔３７が設けられている。図４に示すように、反直結側静圧軸受３３には、外周面側から内周面側へと通じる径方向の流路３８が形成され、反直結側のブラケット５８には、外側から内側へと通じる軸方向の流路３９が形成されている。また、ブラケット５８には反直結静圧軸受３３の流路３８に通じる給油孔４１が設けられている。
【００２１】
一方、図１に示すように、固定子２２は固定子鉄心（積層鉄心）４４に形成されたオープンスロット（コイル幅とほぼ同じ開口幅のスロット）４３に固定子コイル４２を嵌合してなるものである。固定子コイル４２は、図７に示すように予め亀甲形に形成されたフルコイル式のものであり、固定子鉄心４４の内側からオープンスロット４３に嵌め込まれる。このオープンスロット４３に嵌め込んだ固定子コイル４２は図示しないクサビをオープンスロット４３に軸方向から打ち込んで固定する。
【００２２】
そして、図１及び図２に示すように、固定子鉄心４４の軸方向中間部には、回転子２３の軸方向中間部を回転自在に支持する中間静圧軸受４５が設けられている。この中間静圧軸受４５にもオープンスロット４６が形成されており、固定子コイル４２は、このオープンスロット４６にも嵌合されている。なお、中間静圧軸受４５及び静圧軸受ジャーナル２７は、これらが交番磁界中にあるため材質を非磁性（銅合金、テフロン等）とし、且つ、中間静圧軸受４５の内周面と静圧軸受ジャーナル２７の外周面とを平滑にして万一接触しても大事に至らないように配慮されている。
【００２３】
また、図５及び図６に示すように、中間静圧軸受４５は裏金部である外輪４７と軸受ブッシュ部である内輪４８とに分割されている。外輪４７の内周部には前述のオープンスロット４６が形成されている。一方、内輪４８は周方向に４つのセグメント４８ａ，４８ａ，４８ｃ，４８ｄに分割され、且つ、これらのセグメント４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄの分割面４８ａ−１，４８ｂ−１，４８ｃ−１，４８ｄ−１はそれぞれ平行を成している。このため、内輪４８は固定子鉄心４４の内側から装着することができる。
【００２４】
つまり、内輪４８を外輪４７に装着する場合、固定子鉄心４４と外輪４７のオープンスロット４３，４６に固定子コイル４２を嵌合した後、固定子鉄心４４の内側（外輪４７の内側）から、まず、セグメント４８ａ，４８ｂを装着し、その後、他のセグメント４８ｃ，４８ｄも、セグメント４８ａ，４８ｂと干渉することなく、図５中に一点鎖線で示す状態から実線で示す状態に装着することができる。また、内輪４８の内周面には図６に示すように油圧ポケット（凹部）５４が形成されている。
【００２５】
なお、内輪４８の各セグメント４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄの分割面同士及び内輪４８と外輪４７は、オープンスロット４３，４６に嵌合した固定子コイル４２に樹脂を含浸させるときに同樹脂によって接着される。
【００２６】
また、中間静圧軸受４５には、外周面側から内周面側へと通じる径方向の流路４９が４箇所に形成されている。これらの流路４９は、図１に示すようにフレーム５０に設けられた給油孔５１に通じている。なお、図１中の５３は油漏れを防ぐためのＯリングである。
【００２７】
また、図１及び図２に示すように、フレーム５０の内周部と固定子鉄心４４の外周部との間には潤滑油の戻り流路（溝）５２が軸方向に沿って複数形成されている。この戻り流路５２はフレーム５０に設けられた排油孔５５に通じている。なお、戻り流路５２は、図示例ではフレーム５０側に形成しているが、固定子鉄心４４側に形成してもよい。
【００２８】
また、図１及び図２に示すように、中間静圧軸受４５の内周には油圧ポケット５４が設けられていて、その両端部は固定子鉄心４４の内周面よりも回転子側に僅かに突出している。従って、この部分が固定子２２と回転子２３とのギャップ部５６において最も狭くなっており、同部分で静圧を維持している。但し、同部分の隙間は直結側静圧軸受３２及び反直結側静圧軸受３３のクリアランス部３６，４０よりも広くしておくほうがよい。これは、直結側静圧軸受側及び反直結側静圧軸受側の流路抵抗よりも、中間静圧軸受側の流路抵抗の方が小さくなるようにして、中間静圧軸受側に供給される潤滑油のほうが多くなるようにすることにより、機内の冷却に必要な流量を確保するためである。
【００２９】
また、固定子鉄心４４の内周面及び回転子鉄心２５の外周面は、潤滑油の粘性による動力損を低減するために極力凹凸をなくして平滑にする。
【００３０】
また、油圧ポケット５４内の油圧を一定値以上に保持するため、供給する潤滑油の量を必要に応じて増減する。このため、フレーム５０の給油孔５１及び中間静圧軸受４５の流路４９は４箇所に限らず、予備も設けておくことが望ましい。
【００３１】
＜作用・効果＞
上記構成の回転電機１によれば、固定子鉄心４４の軸方向中間部に、回転子２３の軸方向中間部を回転自在に支持する中間静圧軸受４５を設けたため、両側の直結側静圧軸受３２と反直結静圧軸受３３のみによって回転子２３を支持する場合に比べて、回転子２３の曲げ剛性が著しく高くなり、回転子２３のクリチカルを上げることができる。このため、回転子２３は従来の回転子よりも細長くすることができ、更なる低慣性化と高速化とを実現することができる。
【００３２】
また、図１、図２、図３、図４に矢印で示すように外部の図示しないポンプから直結側静圧軸受３２、反直結静圧軸受３３及び中間静圧軸受４５に潤滑油（圧油）が供給される。
【００３３】
直結側静圧軸受３２に供給された潤滑油（圧油）は、給油孔３７から流入し、直結側静圧軸受３２の外周面側から流路３４を通って直結側静圧軸受３２の内周面側へと供給された後、分流して、直結側静圧軸受３２と静圧軸受ジャーナル３０との間の僅かなクリアランス部３６を周方向に旋回しながら軸方向両側にそれぞれ流れ、その一方が直接固定子コイル４２の端部へと流入し、他方も流路３５を経て固定子コイル４２の端部へと流入する。
【００３４】
反直結静圧軸受３３に供給された潤滑油は、給油孔４１から流入し、反直結静圧軸受３３の外周面側から流路３８を通って反直結静圧軸受３３の内周面側へと供給された後、分流して、反直結側静圧軸受３３と静圧軸受ジャーナル３１との間の僅かなクリアランス部４０を周方向に旋回しながら軸方向両側にそれぞれ流れ、その一方が直接固定子コイル４２の端部へと流入し、他方も流路３９を経て固定子コイル４２の他端部へと流入する。
【００３５】
そして、中間静圧軸受４５に供給された潤滑油は、給油孔５１から流入し、中間静圧軸受４５の外周面側から流路４９を通って中間静圧軸受４５の内周面側へと供給された後、分流して、固定子２２と回転子２３とのギャップ部５６を周方向に旋回しながら軸方向両側へと流れ、固定子コイル４２の両端部をそれぞれ通って固定子鉄心４４の外周部へと至る。このとき、直結側静圧軸受３２及び反直結側静圧軸受３３に供給された潤滑油も、中間静圧軸受４５に供給された潤滑油と固定子コイル４２に両端部において合流し、固定子コイル４２の両端部をそれぞれ通って固定子鉄心４４の外周部へと至る。
【００３６】
その後、これらの潤滑油は、フレーム５０の内周部と固定子鉄心４４の外周部との間の戻り流路５２を通って軸方向中間部へと流れ、ここで合流して、排油孔５５から外部へと排出される。排出された潤滑油は図示しない空冷等の冷却装置で冷却された後、再び上記ポンプによって中間静圧軸受４５、直結側静圧軸受３２及び反直結側静圧軸受３３に供給される。勿論、この中間静圧軸受４５等に供給される潤滑油の流量は、軸受部の潤滑以外に固定子コイル４２等の冷却を行うのに十分な流量とする。
【００３７】
このように、本回転電機２１は、発熱源である固定子コイル４２や発熱部近傍の固定子鉄心４４及び回転子鉄心２５を潤滑油によって直接冷却するため、冷却能力が高い。しかも、中間静圧軸受４５に供給された潤滑油全体によって固定子コイル４２等を直接冷却することができる。更には、潤滑油が軸方向中間部から軸方向両側へと流れた後、軸方向中間部へと戻る系統構成であることから、潤滑油との接触面積も大きい。このため、冷却効率が高くなって、冷却能力が更に向上する。
【００３８】
また、直結側静圧軸受３２及び反直結側静圧軸受３３の潤滑油を機内（固定子コイル４２の端部）に排出し、この潤滑油でも固定子コイル４２等を直接冷却する構成であるため、機内の冷却能力が更に高まるとともに、冷却油（潤滑油）系統の構成が極めて簡単となる。なお、この場合には中間静圧軸受４５に供給する潤滑油と直結側静圧軸受３２及び反直結側静圧軸受３３に供給する潤滑油とを同一種のものにする必要があり、且つ、機内で攪拌される際の動力損の低減を図るために低粘度の潤滑油を用いる必要がある。
【００３９】
ところで、潤滑油としては高粘度のもののほうが望ましいことから、直結側静圧軸受３２及び反直結側静圧軸受３３には高粘度の潤滑油を用いたい場合には、これらの潤滑油系統と、中間静圧軸受４５の潤滑油系統とを分離してもよい。換言すれば、直結側静圧軸受３２及び反直結側静圧軸受３３にも低粘度の潤滑油を用いることができる場合には、上記のように構成することによって冷却能力の向上と冷却油（潤滑油）系統の構成の簡単化とを図ることができる。
【００４０】
また、中間静圧軸受４５を外輪４７と内輪４８とに分割するとともに、内輪４８は４つのセグメント４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄに分割し、且つ、これらのセグメント４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄの分割面４８ａ−１，４８ｂ−１，４８ｃ−１，４８ｄ−１はそれぞれ平行を成すようして、内輪４８を外輪４７の内側から外輪４７に装着することができるようにしたため、固定子鉄心４４のスロットをオープンスロット４６にして、これらのオープンスロット４６にフルコイル式の固定子コイル４２を固定子鉄心４４の内側から嵌め込むことができる。このため、ハーフコイル式の固定子コイルを軸方向から挿入する場合（詳細は実施の形態３参照）に比べて、コイル装着作業が非常に容易である。
【００４１】
［実施の形態２］
図８は本発明の実施の形態２に係る中間静圧軸受の正面図である。
【００４２】
＜構成＞
図８に示すように、中間静圧軸受６１は、裏金部である外輪６２と軸受ブッシュ部である内輪６３とに分割されている。外輪６２の内周部にはオープンスロット６４が形成されている。一方、内輪６３は周方向に４つのセグメント６３ａ，６３ａ，６３ｃ，６３ｄに分割され、且つ、これらのセグメント６３ａ，６３ａ，６３ｃ，６３ｄの分割面６３ａ−１，６３ａ−１，６３ｃ−１，６３ｄ−１は、径方向に沿った放射状とするとともに、同セグメント６３ａ，６３ａ，６３ｃ，６３ｄを外輪６２の内側から外輪６２に装着する際に同６３ａ，６３ａ，６３ｃ，６３ｄ同士が相互に干渉しない程度の間隔を有している。また、中間静圧軸受６１には、外周面側から内周面側へと通じる径方向の流路６６が４箇所に形成されている。
【００４３】
つまり、本実施の形態２の中間静圧軸受６１は上記実施の形態１の中間静圧軸受４５と比べて内輪６３の分割の仕方が異なっており、その他は同様の構成である。そして、内輪６３の各セグメント６３ａ，６３ａ，６３ｃ，６３ｄを外輪６２に装着する場合には、例えば、外輪６２の内側から、まず、セグメント６３ａ，６３ｂを装着し、その後、他のセグメント６３ｃ，６３ｄも、セグメント６３ａ，６３ｂと干渉することなく、図８中に一点鎖線で示す状態から実線で示す状態に装着することができる。
【００４４】
各セグメント６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄの分割面同士及び内輪６３と外輪６２は、オープンスロットに嵌合した固定子コイルに樹脂を含浸させるときに同樹脂によって接着される。図８中の６５はコイル含浸時にセグメント間にモールドされた樹脂である。
【００４５】
なお、この中間静圧軸受６１は上記実施の形態１の中間静圧軸受４５に代えて設けることができ、回転電機全体の構成については上記実施の形態１と同様であるため、ここでの説明及び図示は省略する（図１参照）。
【００４６】
＜作用・効果＞
従って、上記構成の中間静圧軸受６１を備えた回転電機においても、上記実施の形態１と同様の作用・効果を奏する。
【００４７】
即ち、中間静圧軸受６１を外輪６２と内輪６３とに分割するとともに、内輪６３は周方向に４つのセグメント６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄに分割し、且つ、これらのセグメント６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄの分割面６３ａ−１，６３ｂ−１，６３ｃ−１，６３ｄ−１は、径方向に沿った放射状とするとともに、同セグメント６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄを外輪６２の内側から外輪６２に装着する際に同セグメント６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ同士が相互に干渉しない程度の間隔を有することにより、内輪６３を外輪６２の内側から装着することができるようにしたため、固定子鉄心のスロットをオープンスロットにして、これらのオープンスロットにフルコイル式の固定子コイルを固定子鉄心の内側から嵌め込むことができる。このため、ハーフコイル式の固定子コイルを軸方向から挿入する場合（詳細は実施の形態３参照）に比べて、コイル装着作業が非常に容易である。
【００４８】
なお、中間静圧軸受の内輪の分割方法は、必ずしも上記実施の形態１，２に限定するものではなく、内輪を外輪の内側から外輪に装着することが可能な分割方法であればよい。
【００４９】
［実施の形態３］
図９は本発明の実施の形態３に係る回転電機の要部断面図（図２に相当する断面図）、図１０は中間静圧軸受の斜視図、図１１及び図１２は固定子コイルの装着作業の説明図である。
【００５０】
＜構成＞
図９及び図１０に示すように、固定子鉄心４４の軸方向中間部には中間静圧軸受７１が設けられているが、この中間静圧軸受７１は銅合金やテフロン等を用いて一体的に形成されたものである。中間静圧軸受７１には外周面側から内周面側へと通じる径方向の流路７３が４箇所に形成されており、これらの流路７３はフレーム５０の給油孔５１に通じている。また、中間静圧軸受７１の内周面には油圧ポット７４が形成されている
【００５１】
そして、この中間静圧軸受７１にはトンネル式のスロット（貫通孔）７２が形成されるとともに、固定子鉄心４４には半開放スロット８２が形成されており、これらのスロット７２，８２には図１１に示すようなハーフコイル式の固定子コイル８０が装着される。
【００５２】
即ち、図１１に示すように、固定子鉄心４４の軸方向中間部に中間静圧軸受７１を挟み込み、カシメ板８３で強固に一体化した後、ハーフコイル式の固定子コイル８０を、固定子鉄心４４の半開放スロット８２及び中間静圧軸受７１のスロット７２に軸方向から挿入する。そして、図１２に示すように、半開放スロット８２から突き出た固定子コイル８０のエナメル線８１を、渡り線を残して全て一本一本接続した後、絶縁を施してコイル装着が完了する。
【００５３】
なお、図中のその他の構成については上記実施の形態１と同様であるため、同一の符号を付し、重複する詳細な説明は省略する。また、回転電機全体の構成についても、上記実施の形態１と同様であるため、ここでの説明及び図示は省略する（図１参照）。
【００５４】
＜作用・効果＞
従って、本実施の形態３の回転電機においても、上記実施の形態１と同様の作用・効果を得ることができる。
【００５５】
即ち、中間静圧軸受７１を設けたため、回転子２３の曲げ剛性が著しく高くなり、回転子２３のクリチカルを上げることができる。このため、回転子２３は従来の回転子よりも更に細長くすることができ、更なる低慣性化と高速化とを実現することができる。
【００５６】
また、発熱源である固定子コイル８０や発熱部近傍の固定子鉄心４４及び回転子鉄心２５を潤滑油によって直接冷却するため、冷却能力が高く、しかも、中間静圧軸受７１に供給された潤滑油全体によって固定子コイル８０等を直接冷却することができ、更には、潤滑油が軸方向中間部から軸方向両側へと流れた後、軸方向中間部へと戻る系統構成であることから、潤滑油との接触面積も大きいため、冷却効率が高くなり、冷却能力が更に向上する。
【００５７】
また、直結側静圧軸受３２及び反直結側静圧軸受３３の潤滑油を機内（固定子コイル４２の端部）に排出し、この潤滑油でも固定子コイル８０等を直接冷却する構成であるため、機内の冷却能力が更に高まるとともに、冷却油（潤滑油）系統の構成が極めて簡単となる。
【００５８】
但し、本実施の形態３の回転電機では一体成形された中間静圧軸受７１を用いているため、コイル装着の際にはハーフコイル式の固定子コイル８０を用いなければならず、エナメル線８１の接続作業に手間がかかる。従って、この点では上記実施の形態１の回転電機２１の方が、フルコイル式の固定子コイル４２を用いることができてエナメル線の接続作業が不要となるため、コイル装着の作業性が改善されて非常に有利である。
【００５９】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、第１発明の回転電機によれば、固定子鉄心の軸方向中間部に、回転子の軸方向中間部を回転自在に支持する中間静圧軸受を設けたため、軸方向両側の軸受のみによって回転子を支持する場合に比べて、回転子の曲げ剛性が著しく高くなり、回転子のクリチカルを上げることができる。このため、本回転子は従来の回転子よりも細長くすることができ、更なる低慣性化を実現することができる。
【００６０】
また、第１発明の回転電機によれば、中間静圧軸受に対して外部から供給される潤滑液が、中間静圧軸受の外周面側から中間静圧軸受に形成した流路を通って中間静圧軸受の内周面側へと供給された後、分流して、固定子と回転子とのギャップ部を軸方向両側へとそれぞれ流れ、固定子コイルの両端部をそれぞれ通って固定子鉄心の外周部へと至り、フレーム内周部と固定子鉄心外周部との間に形成した戻り流路を通って軸方向中間部へと流れ、ここで合流して、外部へと排出されるように構成したことにより、発熱源である固定子コイルや発熱部近傍の固定子鉄心及び回転子鉄心を潤滑液によって直接冷却するため、冷却能力が高い。しかも、中間静圧軸受に供給された潤滑液全体によって固定子コイル等を直接冷却することができ、更には、潤滑液が軸方向中間部から軸方向両側へと流れた後、軸方向中間部へと戻る系統構成であることから、潤滑液との接触面積も大きいため、冷却効率が高くなって、冷却能力が更に向上する。
【００６１】
また、第２発明の回転電機によれば、軸方向両側の静圧軸受に対して外部から供給される潤滑液も、同静圧軸受の外周面側から同静圧軸受に形成した流路を通って同静圧軸受の内周面側へと供給された後、固定子コイルの両端部へとそれぞれ流入し、ここで中間静圧軸受に供給された潤滑液と合流して、この潤滑液とともに流れるように構成したことにより、機内の冷却能力が更に高まるとともに、冷却液（潤滑液）系統の構成が極めて簡単となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転電機の断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図１のＢ部拡大図である。
【図４】図１のＣ部拡大図である。
【図５】中間静圧軸受の正面図である。
【図６】（ａ）は図５のＤ−Ｄ線矢視断面図、（ｂ）は図５のＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図７】固定子コイルの斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る中間静圧軸受の正面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る回転電機の要部断面図である。
【図１０】中間静圧軸受の斜視図である。
【図１１】固定子コイルの装着作業の説明図である。
【図１２】固定子コイルの装着作業の説明図である。
【図１３】従来の回転電機の断面図である。
【図１４】従来の他の回転電機の断面図である。
【符号の説明】
２１回転電機
２２固定子
２３回転子
２４回転子バー
２５回転子鉄心
２６回転軸
２７，３０，３１静圧軸受ジャーナル
２８，２９，７２スロット（貫通孔）
３２直結側静圧軸受
３３反直結側静圧軸受
３４，３５，３８，３９，４９，６６，７３流路
３６，４０クリアランス部
３７，４１，５１給油孔
４２，８０固定子コイル
４３，４６，６４オープンスロット
４４固定子鉄心
４５，６１，７１中間静圧軸受
４７，６２外輪
４８，６３内輪
４８ａ，４８ｂ，４８ｃ，４８ｄセグメント
４８ａ−１，４８ｂ−１，４８ｃ−１，４８ｄ−１分割面
６３ａ，６３ａ，６３ｃ，６３ｄセグメント
６３ａ−１，６３ａ−１，６３ｃ−１，６３ｄ−１分割面
５０フレーム
５２戻り流路
５３Ｏリング
５４，７４油圧ポケット
５５排油孔
５６ギャップ部
５７，５８ブラケット
５９，６０エンドリング
６５モールド樹脂
８１エナメル線
８２半開放スロット
８３カシメ板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotating electrical machine, and is particularly useful when applied to an extremely low inertia high speed rotating electrical machine.
[0002]
[Prior art]
The inertia of the rotor is proportional to the fourth power of the rotor diameter, and is proportional to the first power of the axial length of the rotor. Therefore, in a very low inertia high speed rotating electrical machine, the rotor diameter is designed to be as small as possible in order to make the rotor have a very low inertia, but this greatly increases the heat generation density of the coil portion. Therefore, in such an extremely low inertia high-speed rotating electrical machine, the stator outer frame is used as a water jacket in the stator section, and cooling water is supplied to the flow path provided at the center of the rotating shaft through a seal device in the rotor section. By flowing, it corresponds to the high heat generation density of the coil part.
[0003]
In particular, in the development and testing of automobile-related products, the emergence of rotating electrical machines (dynamometers) that have the same low inertia, high speed, and large torque as engines. An example is shown in FIG. The rotating electrical machine 1 shown in the figure is a three-phase induction motor. The frame 3 on the outer periphery of the stator 2 is formed with a flow path 3a to form a water jacket, and cooling water is supplied from one end side of the flow path 3a. And is discharged from the other end side. In addition, double flow paths 5a and 5b are provided at the center of the rotating shaft 5 of the rotor 4, and after the coolant flows from the left end side to the right end side through the inner flow path 5b, It flows through the flow path 5a from the right end side to the left end side and is discharged.
[0004]
Further, as a direct cooling type rotating electrical machine, one having a configuration as shown in FIG. 14 is conventionally known. That is, in the rotating electrical machine 11 shown in FIG. 14, the flow path 13 is formed in the stator 12, and the coolant (water or oil) is supplied into the machine from one end side of the frame 14. 15 is divided into the gap portion 16 and the flow path 13 and flows in the axial direction, and then merges and is discharged from the other end side of the frame 14. The lubricating oil is also circulated to the bearings 17 and 18 that rotatably support both end portions of the rotary shaft 19.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the rotating electrical machine 1 shown in FIG. 13 has the following problems (1) to (4).
[0006]
(1) The contact area between the cooling water of the rotor 4 (cooling water flowing through the flow paths 5a and 5b) and the rotor 4 is small, and the heat transfer resistance is large.
(2) The distance from the cooling water of the stator 2 (cooling water flowing through the flow path 3a of the frame 3) to the stator coil 6 as a heat source is long, and the heat conduction resistance is large.
(3) Since the cooling capacity is low due to the reasons (1) and (2) above, the output of the rotating electrical machine 1 cannot be increased.
(4) Since the rotor 4 is elongated for low inertia, the bending rigidity of the rotor 4 is small, and the critical of the rotor 4, that is, the critical speed (natural frequency) becomes low. For this reason, it is not possible to achieve high rotation due to restrictions on the rotational speed usage range. In other words, in order to maintain a high rigidity, the rotating shaft 5 cannot be made very long in order to maintain the bending rigidity, and the limit of the low inertia has been reached.
[0007]
On the other hand, in the rotating electrical machine 11 shown in FIG. 14, the contact area between the coolant (water or oil) and the rotor 16 is large, and the stator coil 20 is directly cooled. The problem can be generally solved, but has the problem (4). In addition, there are the following problems (1) and (2).
[0008]
(1) The cooling liquid in the machine is divided into the gap portion 16 and the flow path 13 to cool the stator side and the rotor side, respectively.
(2) Since the cooling oil system in the machine and the cooling oil (lubricating oil) system of the bearings 17 and 18 are completely separated, the configuration of the cooling oil system is complicated.
[0009]
Therefore, in view of the above prior art, the present invention provides a rotating electrical machine that can increase the bending rigidity of the rotor to increase the criticality of the rotor, increase the cooling efficiency in the machine, and simplify the configuration of the lubricating liquid system. It is an issue to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The rotating electrical machine of the first invention that solves the above-mentioned problems is a rotating electrical machine that has a stator and a rotor, and that rotatably supports both axial ends of the rotating shaft by bearings.
  An intermediate hydrostatic bearing that rotatably supports the axial intermediate portion of the rotor is provided in the axial intermediate portion of the stator core;
  Lubricating liquid supplied from the outside to the intermediate hydrostatic bearing passes through a flow passage formed in the intermediate hydrostatic bearing from the outer peripheral surface side of the intermediate hydrostatic bearing, and is on the inner peripheral surface side of the intermediate hydrostatic bearing. After being supplied to the stator, the flow is divided and flows through the gaps between the stator and the rotor to both sides in the axial direction, respectively, and passes through both ends of the stator coil to the outer periphery of the stator core. At the end, it flows through the return flow path formed between the inner periphery of the frame and the outer periphery of the stator core and flows to the intermediate portion in the axial direction, where it merges and is discharged to the outside. It is characterized by.
[0012]
  The second2The rotating electrical machine of the invention is the first1In the rotating electrical machine of the invention,
  The bearings at both ends in the axial direction are hydrostatic bearings, and the lubricating oil supplied from the outside to these hydrostatic bearings has a flow path formed in the hydrostatic bearing from the outer peripheral surface side of the hydrostatic bearing. After being supplied to the inner peripheral surface side of the same hydrostatic bearing, it flows into both ends of the stator coil, where it merges with the lubricating liquid supplied to the intermediate hydrostatic bearing. It is configured to flow with the lubricating liquid.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0017]
[Embodiment 1]
1 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of part A of FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged view of part B of FIG. 5 is a front view of the intermediate hydrostatic bearing, FIG. 6A is a cross-sectional view taken along the line D-D in FIG. 5, FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line E-E in FIG. FIG. 3 is a perspective view of a stator coil.
[0018]
<Configuration>
A rotating electrical machine 1 illustrated in FIG. 1 is a three-phase induction motor, and includes a stator 22 and a rotor 23. In the rotor 23, the rotor bar 24 is passed through a slot (through hole) 29 of a rotor core (laminated core) 25 fixed to the rotary shaft 26, and both ends of the rotor bar 24 are end rings 59 and 60. This is a squirrel-cage rotor. As shown in FIGS. 1 and 2, a hydrostatic bearing journal 27 made concentrically and with the same diameter as the rotor core 25 is provided at an axially intermediate portion of the rotor core 25. The rotor bar 24 also penetrates a slot (through hole) 28 of the hydrostatic bearing journal 27.
[0019]
Further, as shown in FIG. 1, hydrostatic bearing journals 30 and 31 are also provided at both axial ends of the rotating shaft 26, and the rotating shaft 26 is provided via the hydrostatic bearing journals 30 and 31. Both ends in the axial direction are rotatably supported by a direct connection side hydrostatic bearing 32 and an anti-direct connection side hydrostatic bearing 33.
[0020]
As shown in FIG. 3, the direct connection side hydrostatic bearing 32 is formed with a radial flow path 34 leading from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side, and the direct connection side bracket 57 is formed from the outer side to the inner side. An axial flow path 35 is formed. The bracket 57 is provided with an oil supply hole 37 that communicates with the flow path 34 of the direct connection side hydrostatic bearing 32. As shown in FIG. 4, a radial flow path 38 extending from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side is formed in the anti-direct coupling side hydrostatic bearing 33, and the anti-direct coupling side bracket 58 is formed from the outer side to the inner side. An axial flow path 39 leading to is formed. The bracket 58 is provided with an oil supply hole 41 that communicates with the flow path 38 of the anti-directly coupled hydrostatic bearing 33.
[0021]
On the other hand, as shown in FIG. 1, the stator 22 is formed by fitting a stator coil 42 into an open slot (a slot having an opening width substantially the same as the coil width) 43 formed in a stator core (laminated core) 44. Is. As shown in FIG. 7, the stator coil 42 is a full coil type formed in a turtle shell shape in advance, and is fitted into the open slot 43 from the inside of the stator core 44. The stator coil 42 fitted into the open slot 43 fixes a wedge (not shown) into the open slot 43 from the axial direction.
[0022]
As shown in FIGS. 1 and 2, an intermediate hydrostatic bearing 45 that rotatably supports the axial intermediate portion of the rotor 23 is provided at the axial intermediate portion of the stator core 44. An open slot 46 is also formed in the intermediate hydrostatic bearing 45, and the stator coil 42 is also fitted into the open slot 46. The intermediate hydrostatic bearing 45 and the hydrostatic bearing journal 27 are made of a non-magnetic material (copper alloy, Teflon, etc.) because they are in an alternating magnetic field, and the inner peripheral surface of the intermediate hydrostatic bearing 45 and the static pressure. Even if the outer surface of the bearing journal 27 is made smooth and comes into contact with the bearing journal 27, consideration is given so as not to be important.
[0023]
As shown in FIGS. 5 and 6, the intermediate hydrostatic bearing 45 is divided into an outer ring 47 that is a back metal part and an inner ring 48 that is a bearing bush part. The aforementioned open slot 46 is formed in the inner periphery of the outer ring 47. On the other hand, the inner ring 48 is divided into four segments 48a, 48a, 48c, 48d in the circumferential direction, and the dividing surfaces 48a-1, 48b-1, 48c-1, 48d of these segments 48a, 48b, 48c, 48d. -1 is parallel to each other. For this reason, the inner ring 48 can be mounted from the inside of the stator core 44.
[0024]
That is, when the inner ring 48 is attached to the outer ring 47, after the stator coil 42 is fitted into the stator core 44 and the open slots 43, 46 of the outer ring 47, from the inside of the stator core 44 (inside the outer ring 47), First, the segments 48a and 48b are mounted, and then the other segments 48c and 48d can be mounted from the state shown by the one-dot chain line in FIG. 5 to the state shown by the solid line without interfering with the segments 48a and 48b. . Further, as shown in FIG. 6, a hydraulic pocket (concave portion) 54 is formed on the inner peripheral surface of the inner ring 48.
[0025]
The split surfaces of the segments 48a, 48b, 48c, 48d of the inner ring 48 and the inner ring 48 and the outer ring 47 are bonded by the same resin when the stator coil 42 fitted in the open slots 43, 46 is impregnated with resin. Is done.
[0026]
The intermediate hydrostatic bearing 45 is formed with four radial flow passages 49 that lead from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side. These flow paths 49 communicate with oil supply holes 51 provided in the frame 50 as shown in FIG. In addition, 53 in FIG. 1 is an O-ring for preventing oil leakage.
[0027]
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of lubricating oil return flow paths (grooves) 52 are formed between the inner periphery of the frame 50 and the outer periphery of the stator core 44 along the axial direction. ing. The return flow path 52 communicates with an oil drain hole 55 provided in the frame 50. Although the return flow path 52 is formed on the frame 50 side in the illustrated example, it may be formed on the stator core 44 side.
[0028]
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a hydraulic pocket 54 is provided on the inner periphery of the intermediate hydrostatic bearing 45, and both end portions thereof are slightly closer to the rotor side than the inner peripheral surface of the stator core 44. Protruding. Accordingly, this portion is the narrowest in the gap portion 56 between the stator 22 and the rotor 23, and the static pressure is maintained in this portion. However, it is better to make the gap in the same part wider than the clearance portions 36 and 40 of the direct connection side hydrostatic bearing 32 and the anti-direct connection side hydrostatic bearing 33. This is supplied to the intermediate hydrostatic bearing side such that the flow resistance on the intermediate hydrostatic bearing side is smaller than the flow resistance on the direct coupling hydrostatic bearing side and the anti-direct coupling hydrostatic bearing side. This is to secure a flow rate necessary for cooling in the machine by increasing the amount of lubricating oil.
[0029]
Further, the inner peripheral surface of the stator core 44 and the outer peripheral surface of the rotor core 25 are made smooth by eliminating irregularities as much as possible in order to reduce power loss due to the viscosity of the lubricating oil.
[0030]
Further, in order to maintain the hydraulic pressure in the hydraulic pocket 54 at a certain value or more, the amount of lubricating oil to be supplied is increased or decreased as necessary. For this reason, the oil supply holes 51 of the frame 50 and the flow paths 49 of the intermediate hydrostatic bearing 45 are not limited to four locations, and it is desirable to provide spares.
[0031]
<Action and effect>
According to the rotating electrical machine 1 configured as described above, since the intermediate hydrostatic bearing 45 that rotatably supports the axial intermediate portion of the rotor 23 is provided at the axial intermediate portion of the stator core 44, the direct connection side static pressure on both sides is provided. Compared with the case where the rotor 23 is supported only by the bearing 32 and the anti-direct coupled hydrostatic bearing 33, the bending rigidity of the rotor 23 is remarkably increased, and the criticality of the rotor 23 can be increased. For this reason, the rotor 23 can be made longer than the conventional rotor, and further lower inertia and higher speed can be realized.
[0032]
Further, as indicated by arrows in FIGS. 1, 2, 3, and 4, lubricating oil (pressure oil) is supplied from an external pump (not shown) to the direct connection side static pressure bearing 32, the anti-direct connection static pressure bearing 33, and the intermediate static pressure bearing 45. ) Is supplied.
[0033]
Lubricating oil (pressure oil) supplied to the direct connection side static pressure bearing 32 flows from the oil supply hole 37, passes through the flow path 34 from the outer peripheral surface side of the direct connection side static pressure bearing 32, and enters the inside of the direct connection side static pressure bearing 32. After being supplied to the circumferential surface side, the flow is divided and flows to both sides in the axial direction while turning the slight clearance portion 36 between the direct connection side hydrostatic bearing 32 and the hydrostatic bearing journal 30 in the circumferential direction. One directly flows into the end of the stator coil 42, and the other also flows into the end of the stator coil 42 through the flow path 35.
[0034]
Lubricating oil supplied to the anti-directly coupled hydrostatic bearing 33 flows from the oil supply hole 41 and passes from the outer peripheral surface side of the anti-directly coupled hydrostatic bearing 33 through the flow path 38 to the inner peripheral surface side of the anti-directly coupled hydrostatic bearing 33. After being supplied, the flow is divided and flows to both sides in the axial direction while turning the slight clearance 40 between the anti-direct connection side hydrostatic bearing 33 and the hydrostatic bearing journal 31 in the circumferential direction, one of which is directly It flows into the end portion of the stator coil 42, and the other also flows into the other end portion of the stator coil 42 through the flow path 39.
[0035]
Then, the lubricating oil supplied to the intermediate hydrostatic bearing 45 flows in from the oil supply hole 51 and passes from the outer peripheral surface side of the intermediate hydrostatic bearing 45 through the flow path 49 to the inner peripheral surface side of the intermediate hydrostatic bearing 45. After being supplied, the flow is divided and flows to both sides in the axial direction while turning the gap portion 56 between the stator 22 and the rotor 23 in the circumferential direction. The stator core 44 passes through both ends of the stator coil 42. To the outer periphery. At this time, the lubricating oil supplied to the direct coupling side hydrostatic bearing 32 and the anti-direct coupling side hydrostatic bearing 33 also merges with the lubricating oil supplied to the intermediate hydrostatic bearing 45 and the stator coil 42 at both ends. The coil 42 passes through both end portions to reach the outer peripheral portion of the stator core 44.
[0036]
Thereafter, these lubricating oils flow through the return flow path 52 between the inner peripheral portion of the frame 50 and the outer peripheral portion of the stator core 44 to the intermediate portion in the axial direction, where they merge and drain oil holes. It is discharged from 55 to the outside. The discharged lubricating oil is cooled by a cooling device (not shown) such as air cooling, and then supplied again to the intermediate hydrostatic bearing 45, the direct connection side static pressure bearing 32, and the anti-direct connection side static pressure bearing 33 by the pump. Of course, the flow rate of the lubricating oil supplied to the intermediate hydrostatic bearing 45 and the like is set to a flow rate sufficient for cooling the stator coil 42 and the like in addition to the lubrication of the bearing portion.
[0037]
As described above, the rotary electric machine 21 has a high cooling capacity because the stator coil 42 as a heat generation source, the stator core 44 and the rotor core 25 in the vicinity of the heat generating portion are directly cooled by the lubricating oil. In addition, the stator coil 42 and the like can be directly cooled by the entire lubricating oil supplied to the intermediate hydrostatic bearing 45. Furthermore, since the lubricating oil flows from the axially intermediate portion to both sides in the axial direction and then returns to the axially intermediate portion, the contact area with the lubricating oil is also large. For this reason, the cooling efficiency is increased and the cooling capacity is further improved.
[0038]
Further, the lubricating oil of the direct coupling side hydrostatic bearing 32 and the anti-direct coupling side hydrostatic bearing 33 is discharged into the machine (the end of the stator coil 42), and the stator coil 42 and the like are directly cooled by this lubricating oil. Therefore, the cooling capacity in the machine is further increased, and the configuration of the cooling oil (lubricating oil) system is extremely simplified. In this case, the lubricating oil supplied to the intermediate hydrostatic bearing 45 and the lubricating oil supplied to the direct coupling side hydrostatic bearing 32 and the anti-direct coupling side hydrostatic bearing 33 need to be the same type, and In order to reduce the power loss when stirring in the machine, it is necessary to use a low viscosity lubricating oil.
[0039]
By the way, since it is more desirable for the lubricating oil to have a high viscosity, when it is desired to use a high viscosity lubricating oil for the direct connection side static pressure bearing 32 and the anti-direct connection side static pressure bearing 33, these lubricating oil systems, The lubricating oil system of the intermediate hydrostatic bearing 45 may be separated. In other words, when low viscosity lubricating oil can be used for the direct connection side hydrostatic bearing 32 and the anti-direct connection side hydrostatic bearing 33, the cooling capacity can be improved and the cooling oil ( Lubricating oil) system configuration can be simplified.
[0040]
The intermediate hydrostatic bearing 45 is divided into an outer ring 47 and an inner ring 48, and the inner ring 48 is divided into four segments 48a, 48b, 48c, and 48d, and the segments 48a, 48b, 48c, and 48d are divided. Since the surfaces 48a-1, 48b-1, 48c-1, 48d-1 are parallel to each other so that the inner ring 48 can be attached to the outer ring 47 from the inner side of the outer ring 47, the stator core 44 The slots are made into open slots 46, and full coil type stator coils 42 can be fitted into these open slots 46 from the inside of the stator core 44. For this reason, compared with the case where a half-coil stator coil is inserted from the axial direction (see Embodiment 3 for details), the coil mounting operation is very easy.
[0041]
[Embodiment 2]
FIG. 8 is a front view of an intermediate hydrostatic bearing according to Embodiment 2 of the present invention.
[0042]
<Configuration>
As shown in FIG. 8, the intermediate hydrostatic bearing 61 is divided into an outer ring 62 that is a back metal part and an inner ring 63 that is a bearing bush part. An open slot 64 is formed on the inner periphery of the outer ring 62. On the other hand, the inner ring 63 is divided into four segments 63a, 63a, 63c, 63d in the circumferential direction, and the divided surfaces 63a-1, 63a-1, 63c-1, 63d of these segments 63a, 63a, 63c, 63d. -1 is radial along the radial direction, and the segments 63a, 63a, 63c, 63d do not interfere with each other when the segments 63a, 63a, 63c, 63d are attached to the outer ring 62 from the inside of the outer ring 62. Have a certain degree of spacing. The intermediate hydrostatic bearing 61 is formed with four radial flow paths 66 that lead from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side.
[0043]
That is, the intermediate hydrostatic bearing 61 of the second embodiment is different from the intermediate hydrostatic bearing 45 of the first embodiment in the way of dividing the inner ring 63, and the other configuration is the same. When the segments 63a, 63a, 63c, and 63d of the inner ring 63 are mounted on the outer ring 62, for example, the segments 63a and 63b are first mounted from the inner side of the outer ring 62, and then the other segments 63c and 63d. Also, it can be mounted from the state shown by the one-dot chain line in FIG. 8 to the state shown by the solid line without interfering with the segments 63a and 63b.
[0044]
The split surfaces of the segments 63a, 63b, 63c, and 63d and the inner ring 63 and the outer ring 62 are bonded by the resin when the stator coil fitted in the open slot is impregnated with resin. In FIG. 8, 65 is a resin molded between the segments when the coil is impregnated.
[0045]
The intermediate hydrostatic bearing 61 can be provided in place of the intermediate hydrostatic bearing 45 of the first embodiment, and the configuration of the entire rotating electrical machine is the same as that of the first embodiment. And illustration is abbreviate | omitted (refer FIG. 1).
[0046]
<Action and effect>
Therefore, the rotating electrical machine provided with the intermediate hydrostatic bearing 61 having the above-described configuration also exhibits the same operations and effects as those of the first embodiment.
[0047]
That is, the intermediate hydrostatic bearing 61 is divided into an outer ring 62 and an inner ring 63, and the inner ring 63 is divided into four segments 63a, 63b, 63c, 63d in the circumferential direction, and these segments 63a, 63b, 63c, The split surfaces 63 a-1, 63 b-1, 63 c-1, 63 d-1 of 63 d are radial along the radial direction, and the segments 63 a, 63 b, 63 c, 63 d are attached to the outer ring 62 from the inside of the outer ring 62. Since the segments 63a, 63b, 63c, and 63d are spaced so as not to interfere with each other, the inner ring 63 can be mounted from the inside of the outer ring 62, so that the stator core slot is opened. Slots can be inserted into these open slots with full-coil stator coils from the inside of the stator core. . For this reason, compared with the case where a half-coil stator coil is inserted from the axial direction (see Embodiment 3 for details), the coil mounting operation is very easy.
[0048]
Note that the method of dividing the inner ring of the intermediate hydrostatic bearing is not necessarily limited to the first and second embodiments, and may be any dividing method that allows the inner ring to be attached to the outer ring from the inner side of the outer ring.
[0049]
[Embodiment 3]
9 is a cross-sectional view of a main part of a rotating electrical machine according to Embodiment 3 of the present invention (cross-sectional view corresponding to FIG. 2), FIG. 10 is a perspective view of an intermediate hydrostatic bearing, and FIGS. 11 and 12 are views of a stator coil. It is explanatory drawing of mounting work.
[0050]
<Configuration>
As shown in FIGS. 9 and 10, an intermediate hydrostatic bearing 71 is provided at an intermediate portion of the stator core 44 in the axial direction. The intermediate hydrostatic bearing 71 is integrally formed using a copper alloy, Teflon, or the like. It is formed. The intermediate hydrostatic bearing 71 is formed with four radial flow passages 73 communicating from the outer peripheral surface side to the inner peripheral surface side, and these flow passages 73 communicate with the oil supply holes 51 of the frame 50. A hydraulic pot 74 is formed on the inner peripheral surface of the intermediate hydrostatic bearing 71.
[0051]
The intermediate hydrostatic bearing 71 is provided with a tunnel-type slot (through hole) 72, and the stator core 44 is formed with a semi-open slot 82. A half coil type stator coil 80 as shown in FIG.
[0052]
That is, as shown in FIG. 11, the intermediate hydrostatic bearing 71 is sandwiched between the axially intermediate portions of the stator core 44 and firmly integrated with the caulking plate 83, and then the half coil type stator coil 80 is connected to the stator. The steel core 44 is inserted into the half-open slot 82 and the slot 72 of the intermediate hydrostatic bearing 71 from the axial direction. Then, as shown in FIG. 12, the enameled wires 81 of the stator coil 80 protruding from the half-open slot 82 are all connected one by one, leaving the jumper wires, and then the insulation is applied to complete the coil mounting.
[0053]
In addition, since it is the same as that of the said Embodiment 1 about the other structure in a figure, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description which overlaps is abbreviate | omitted. Moreover, since the configuration of the entire rotating electrical machine is the same as that of the first embodiment, description and illustration are omitted here (see FIG. 1).
[0054]
<Action and effect>
Therefore, also in the rotary electric machine of this Embodiment 3, the effect | action and effect similar to the said Embodiment 1 can be acquired.
[0055]
That is, since the intermediate hydrostatic bearing 71 is provided, the bending rigidity of the rotor 23 is remarkably increased, and the criticality of the rotor 23 can be increased. For this reason, the rotor 23 can be made longer and thinner than the conventional rotor, and further lower inertia and higher speed can be realized.
[0056]
Further, since the stator coil 80, which is a heat generation source, and the stator core 44 and the rotor core 25 in the vicinity of the heat generating portion are directly cooled by the lubricating oil, the cooling capacity is high and the lubrication supplied to the intermediate hydrostatic bearing 71 is also performed. The stator coil 80 and the like can be directly cooled by the whole oil, and further, since the lubricating oil flows from the axial middle part to both axial sides, the system configuration returns to the axial middle part. Since the contact area with the lubricating oil is large, the cooling efficiency is increased and the cooling capacity is further improved.
[0057]
Further, the lubricating oil of the direct coupling side hydrostatic bearing 32 and the anti-direct coupling side hydrostatic bearing 33 is discharged into the machine (the end of the stator coil 42), and the stator coil 80 and the like are directly cooled by this lubricating oil. Therefore, the cooling capacity in the machine is further increased, and the configuration of the cooling oil (lubricating oil) system is extremely simplified.
[0058]
However, since the rotary electric machine according to the third embodiment uses the intermediate hydrostatic bearing 71 integrally formed, a half-coil stator coil 80 must be used when the coil is mounted, and the enameled wire 81 Takes time to connect. Therefore, in this respect, the rotating electrical machine 21 of the first embodiment can use the full-coil stator coil 42 and the connection work of the enameled wire becomes unnecessary, so that the workability of the coil mounting is improved. Is very advantageous.
[0059]
【The invention's effect】
As described above in detail with the embodiment of the invention, according to the rotating electrical machine of the first invention, the intermediate axial portion of the rotor is rotatably supported on the axial intermediate portion of the stator core. Since the hydrostatic bearing is provided, the bending rigidity of the rotor is remarkably increased as compared with the case where the rotor is supported only by bearings on both axial sides, and the rotor can be raised critically. For this reason, this rotor can be made longer than the conventional rotor, and further lower inertia can be realized.
[0060]
  The second1According to the rotating electrical machine of the invention, the lubricant supplied from the outside to the intermediate hydrostatic bearing passes through the flow path formed in the intermediate hydrostatic bearing from the outer peripheral surface side of the intermediate hydrostatic bearing. After being supplied to the inner peripheral surface side, it is diverted to flow through the gaps between the stator and the rotor to both sides in the axial direction, and through both ends of the stator coil to the outer periphery of the stator core. And flow through the return flow path formed between the inner periphery of the frame and the outer periphery of the stator core to the intermediate portion in the axial direction, where it merges and is discharged to the outside. As a result, the stator coil, which is a heat generation source, and the stator core and rotor core in the vicinity of the heat generating portion are directly cooled by the lubricating liquid, so that the cooling capacity is high. Moreover, the stator coil and the like can be directly cooled by the entire lubricating liquid supplied to the intermediate hydrostatic bearing, and further, after the lubricating liquid flows from the axially intermediate part to both axial sides, the axially intermediate part Since the system configuration returns to the above, the contact area with the lubricating liquid is also large, so that the cooling efficiency is increased and the cooling capacity is further improved.
[0061]
  The second2According to the rotating electrical machine of the invention, the lubricating liquid supplied from the outside to the hydrostatic bearings on both axial sides also passes through the flow path formed in the hydrostatic bearing from the outer peripheral surface side of the hydrostatic bearing. After being supplied to the inner peripheral surface side of the pressure bearing, it flows into both ends of the stator coil, where it merges with the lubricating liquid supplied to the intermediate hydrostatic bearing and flows together with this lubricating liquid. With this configuration, the cooling capacity in the machine is further increased, and the configuration of the coolant (lubricating fluid) system is extremely simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating electrical machine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG.
FIG. 3 is an enlarged view of a part B in FIG. 1;
4 is an enlarged view of a portion C in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a front view of an intermediate hydrostatic bearing.
6A is a cross-sectional view taken along line DD of FIG. 5, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line EE of FIG.
FIG. 7 is a perspective view of a stator coil.
FIG. 8 is a front view of an intermediate hydrostatic bearing according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a main part of a rotary electric machine according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is a perspective view of an intermediate hydrostatic bearing.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a stator coil mounting operation.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a stator coil mounting operation.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a conventional rotating electrical machine.
FIG. 14 is a cross-sectional view of another conventional rotating electrical machine.
[Explanation of symbols]
21 Rotating electric machine
22 Stator
23 Rotor
24 Rotor bar
25 Rotor core
26 Rotating shaft
27, 30, 31 Hydrostatic bearing journal
28, 29, 72 slots (through holes)
32 Direct connection side hydrostatic bearing
33 Anti-direct coupled hydrostatic bearing
34, 35, 38, 39, 49, 66, 73
36, 40 Clearance section
37, 41, 51 Refueling hole
42, 80 Stator coil
43, 46, 64 open slots
44 Stator core
45, 61, 71 Intermediate hydrostatic bearing
47, 62 Outer ring
48, 63 inner ring
48a, 48b, 48c, 48d segments
48a-1, 48b-1, 48c-1, 48d-1 Split surface
63a, 63a, 63c, 63d segments
63a-1, 63a-1, 63c-1, 63d-1 Dividing plane
50 frames
52 Return channel
53 O-ring
54, 74 Hydraulic pocket
55 Oil drain hole
56 Gap
57, 58 bracket
59,60 End ring
65 Mold resin
81 enameled wire
82 half-open slot
83 Caulking board

Claims

In a rotating electrical machine having a stator and a rotor and rotatably supporting both axial ends of a rotating shaft by bearings,
An intermediate hydrostatic bearing that rotatably supports the axial intermediate portion of the rotor is provided in the axial intermediate portion of the stator core;
Lubricating liquid supplied from the outside to the intermediate hydrostatic bearing passes through a flow passage formed in the intermediate hydrostatic bearing from the outer peripheral surface side of the intermediate hydrostatic bearing, and is on the inner peripheral surface side of the intermediate hydrostatic bearing. After being supplied to the stator, the flow is divided and flows through the gaps between the stator and the rotor to both sides in the axial direction, respectively, and passes through both ends of the stator coil to the outer periphery of the stator core. At the end, it flows through the return flow path formed between the inner periphery of the frame and the outer periphery of the stator core and flows to the intermediate portion in the axial direction, where it merges and is discharged to the outside. Rotating electric machine.

In the rotating electrical machine according to claim 1 ,
The bearings at both ends in the axial direction are hydrostatic bearings, and the lubricant supplied from the outside to these hydrostatic bearings also has a flow path formed in the hydrostatic bearing from the outer peripheral surface side of the hydrostatic bearing. After being supplied to the inner peripheral surface side of the same hydrostatic bearing, it flows into both ends of the stator coil, where it merges with the lubricating liquid supplied to the intermediate hydrostatic bearing. A rotating electric machine characterized by being configured to flow together with a lubricating liquid.