JP6638427B2 - Outer rotor type rotary electric machine - Google Patents

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Description

本発明は、アウターロータ型回転電機に関し、特に、全閉アウターロータ型回転電機に適用して有効な技術に関するものである。   The present invention relates to an outer rotor type rotating electric machine, and more particularly to a technique which is effective when applied to a fully closed outer rotor type rotating electric machine.

回転電機として、固定子の外側に回転子が配置されたアウターロータ型回転電機が知られている。このアウターロータ型回転機においても、様々な冷却方式が提案され実用化されている。例えば特許文献1には、固定子の内径側(内周面側)に冷却水路を設けて冷却する水冷方式が開示されている。また、特許文献2及び特許文献3には、機内の空気を循環させて冷却する空冷方式が開示されている。そして、同じ空冷方式でも、特許文献2は、冷媒としての循環空気を別途機内に設けた熱交換器で水と熱交換して冷却する方式である。一方、特許文献3は、冷媒としての循環空気を別途機内に設けた熱交換器で空気と熱交換して冷却する方式である。   BACKGROUND ART As a rotating electric machine, an outer rotor type rotating electric machine in which a rotor is arranged outside a stator is known. Also in this outer rotor type rotating machine, various cooling methods have been proposed and put to practical use. For example, Patent Literature 1 discloses a water cooling system in which a cooling water channel is provided on an inner diameter side (an inner peripheral surface side) of a stator to perform cooling. Patent Literature 2 and Patent Literature 3 disclose an air-cooling system for circulating and cooling air in the machine. Further, even in the same air cooling method, Patent Document 2 discloses a method in which circulating air as a refrigerant exchanges heat with water in a heat exchanger separately provided in the machine to cool the circulating air. On the other hand, Patent Literature 3 discloses a system in which circulating air as a refrigerant is cooled by exchanging heat with air by a heat exchanger separately provided in the machine.

特開平11−266566号公報JP-A-11-266566 特開2010−110201号公報JP 2010-110201 A 特開2010−110202号公報JP 2010-110202 A

ところで、水冷とした場合、固定子の背面を水で冷却するので、回転子に渦電流が流れ、その損失による発熱があると冷却が困難となる。また、発熱体であるコイルと冷却水との間の距離が遠いなどで熱抵抗が高い場合は冷却性能が低下し、小型化の妨げになる。
一方、空冷の場合は、固定子鉄心の軸方向に通風ダクトを設けるために、構造が複雑になるとともに、風量を多くする必要がある。特に、永久磁石式回転電機の場合は構造を簡易にするために回転子に通風ダクトを設けない場合が多く、固定子を通った冷却風は狭いギャップを通るため風量に制限が生じ、冷却性能を高めて小型化を図るには限度がある。更に機内循環空冷の場合は冷媒の空気を冷却する熱交換器を別途設ける必要があり、スペースの増加や構造を複雑にする。
By the way, in the case of water cooling, since the back surface of the stator is cooled with water, an eddy current flows through the rotor, and if heat is generated due to the loss, cooling becomes difficult. Further, if the heat resistance is high due to a long distance between the coil, which is a heating element, and the cooling water, the cooling performance is reduced, which hinders miniaturization.
On the other hand, in the case of air cooling, since the ventilation duct is provided in the axial direction of the stator core, the structure becomes complicated and the air volume needs to be increased. In particular, in the case of permanent magnet type rotating electric machines, there are many cases where ventilation ducts are not provided in the rotor to simplify the structure, and the cooling air passing through the stator passes through a narrow gap, which restricts the amount of air flow, resulting in cooling performance There is a limit in increasing the size and reducing the size. Further, in the case of the internal cooling air cooling, it is necessary to separately provide a heat exchanger for cooling the refrigerant air, which increases the space and complicates the structure.

本発明の目的は、アウターロータ型回転電機の冷却性能の向上を図ることが可能な技術を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a technique capable of improving the cooling performance of an outer rotor type rotating electric machine.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るアウターロータ型回転電機は、支持軸と、支持軸に同軸で支持された固定子枠と、固定子枠の外周面に固定された固定子と、固定子の外周面と空隙部を介して対向し、かつ固定子を囲むようにして支持軸に同軸で回転自在に支持された回転子と、固定子枠に固定子よりも内側に位置して設けられ、かつ冷却媒体が流れる冷媒流路部と、固定子枠に冷媒流路部よりも内側に位置して設けられ、かつ回転子内の気体が支持軸の軸方向に流れる気体流路部と、空隙部及び気体流路部を通して気体を循環させる循環送風機と、を備えている。   In order to achieve the above object, an outer rotor type rotating electric machine according to one aspect of the present invention includes a support shaft, a stator frame coaxially supported by the support shaft, and a stator fixed to an outer peripheral surface of the stator frame. And a rotor which is opposed to the outer peripheral surface of the stator via a gap, and which is rotatably supported coaxially on the support shaft so as to surround the stator, and which is located on the stator frame inside the stator. A refrigerant flow path portion provided and through which a cooling medium flows, and a gas flow path portion provided on the stator frame so as to be located inside the refrigerant flow path portion, and in which the gas in the rotor flows in the axial direction of the support shaft. And a circulating blower for circulating gas through the gap and the gas flow path.

本発明の一態様によれば、アウターロータ型回転電機の冷却効率の向上を図ることができる。   According to one aspect of the present invention, it is possible to improve the cooling efficiency of the outer rotor type rotating electric machine.

本発明の実施形態1に係るアウターロータ型回転電機において、支持軸の軸方向に沿って切った断面構造を示す模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure cut along the axial direction of a support shaft in the outer rotor type rotating electric machine according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施形態1に係るアウターロータ型回転電機において、図1のa−a線の位置で切った断面構造を示す模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure taken along a line aa of FIG. 1 in the outer rotor type rotating electric machine according to the first embodiment of the present invention. 図1の矢印Aの方向から見た模式的側面図である。FIG. 2 is a schematic side view as viewed from the direction of arrow A in FIG. 1. 本発明の実施形態2に係るアウターロータ型回転電機において、支持軸の軸方向に沿って切った断面構造を示す模式的断面図である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure cut along an axial direction of a support shaft in the outer rotor type rotating electric machine according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施形態2に係るアウターロータ型回転電機において、図4のb−b線の位置で切った断面構造を示す模式的断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure taken along a line bb of FIG. 4 in the outer rotor type rotating electric machine according to Embodiment 2 of the present invention. 本発明の実施形態3に係るアウターロータ型回転電機において、支持軸の軸方向に沿って切った断面構造を示す模式的断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure cut along the axial direction of a support shaft in the outer rotor type rotating electric machine according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施形態3に係るアウターロータ型回転電機において、図6のc−c線の位置で切った断面構造を示す模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view illustrating a cross-sectional structure taken along a line cc of FIG. 6 in the outer rotor type rotating electric machine according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施形態3に係るアウターロータ型回転電機の変形例1を示す模式的断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing Modification Example 1 of the outer rotor type rotating electric machine according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施形態3に係るアウターロータ型回転電機の変形例2を示す模式的断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing Modification Example 2 of the outer rotor type rotating electric machine according to Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施形態4に係るアウターロータ型回転電機において、支持軸の軸方向に沿って切断した断面構造を示す模式的断面図である。FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure cut along an axial direction of a support shaft in an outer rotor type rotating electric machine according to Embodiment 4 of the present invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
なお、以下の実施形態の説明及び添付図面において、同様の構成には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
また、以下の実施形態で説明される添付図面は、見易く又は理解し易くするために正確なスケール、寸法比で描かれていない。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施形態の記載に限定されるものではない。
以下の実施形態では、本発明の「アウターロータ型回転電機」の代表例として、永久磁石式のアウターロータ型回転電機に着目して例示的に説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
In the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
Further, the accompanying drawings described in the following embodiments are not drawn to an exact scale and dimensional ratio in order to make them easy to see or understand. The present invention is not limited to the description of the embodiments described below unless it exceeds the gist.
In the following embodiments, as a typical example of the “outer rotor type rotating electric machine” of the present invention, an explanation will be given by exemplifying a permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine.

(実施形態1)
図1乃至図3に示すように、本発明の実施形態1に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Aは、固定部(図示せず)に固定支持された支持軸2と、この支持軸2に同軸で支持された円筒状の固定子枠9Aと、この固定子枠9Aの外周面に固定された円筒状の固定子15と、固定子15の外周面と空隙部3を介して対向し、かつ固定子15を囲むようにして支持軸2に同軸で回転自在に支持された回転子20とを備えている。このアウターロータ型回転電機1Aは、例えば風力発電機の発電部に用いられている。そして、この場合、アウターロータ型回転電機1Aは、風力によるプロペラの回転運動により回転子20が回転し、電磁誘導作用により電気を発電する。
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1 to 3, a permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1 </ b> A according to Embodiment 1 of the present invention includes a support shaft 2 fixedly supported by a fixed portion (not shown), and the support shaft 2. 2, a cylindrical stator frame 9A coaxially supported, a cylindrical stator 15 fixed to the outer peripheral surface of the stator frame 9A, and an outer peripheral surface of the stator 15 opposed to the outer peripheral surface of the stator 15 via the gap 3. And a rotor 20 coaxially and rotatably supported by the support shaft 2 so as to surround the stator 15. This outer rotor type rotary electric machine 1A is used, for example, in a power generation unit of a wind power generator. In this case, the outer rotor type rotating electric machine 1A rotates the rotor 20 due to the rotating motion of the propeller due to wind power, and generates electricity by electromagnetic induction.

また、アウターロータ型回転電機1Aは、固定子枠9Aに固定子15よりも内側に位置して設けられ、かつ冷却媒体が流れる冷媒流路部(冷媒通路部)4と、固定子枠9Aに冷媒流路部4よりも内側に位置して設けられ、かつ回転子20内の気体が支持軸2の軸方向に流れる気体流路部(気体通路部)5とを備えている。支持軸2は例えば円筒形状で形成されている。冷媒流路部4を流れる冷却媒体としては例えば水が用いられている。回転子20内の気体としては例えば空気が用いられている。以下、この実施形態1では冷媒流路部4を流れる冷却媒体として水、回転子20内の気体として空気をそれぞれ用いた場合で説明するが、水や空気に限定されるものではない。
また、アウターロータ型回転電機1Aは、空隙部3及び気体流路部5を通して回転子20内の空気(気体)を循環させる循環送風機として2つの循環ファン31,32を備えている。
The outer rotor type rotary electric machine 1A is provided on the stator frame 9A at a position inside the stator 15 and has a refrigerant flow path (refrigerant path section) 4 through which a cooling medium flows, and a stator frame 9A. A gas passage (gas passage) 5 is provided inside the refrigerant passage 4 and in which the gas in the rotor 20 flows in the axial direction of the support shaft 2. The support shaft 2 is formed, for example, in a cylindrical shape. For example, water is used as a cooling medium flowing through the coolant flow path 4. As the gas in the rotor 20, for example, air is used. Hereinafter, in the first embodiment, a case will be described in which water is used as a cooling medium flowing through the refrigerant flow path unit 4 and air is used as a gas in the rotor 20, but the present invention is not limited to water and air.
The outer rotor type rotary electric machine 1 </ b> A includes two circulation fans 31 and 32 as circulation blowers for circulating the air (gas) in the rotor 20 through the gap 3 and the gas flow path 5.

図1及び図2に示すように、固定子枠9Aは、固定子15及び冷媒流路部4が設けられた円筒状の枠部14と、この枠部14の内側に設けられ、かつ回転子20内の空気が枠部14の内周面に沿って流れるように誘導する気体誘導部10Aとを有する。固定子15は、枠部14の外周面に固定されている。冷媒流路部4は、枠部14の外周面と内周面との間に形成されている。そして、気体流路部5は、枠部14と気体誘導部10Aとの間に形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the stator frame 9 </ b> A is provided with a cylindrical frame portion 14 provided with the stator 15 and the refrigerant flow path portion 4, and provided inside the frame portion 14, And a gas guiding portion 10A for guiding the air inside 20 to flow along the inner peripheral surface of the frame portion 14. The stator 15 is fixed to the outer peripheral surface of the frame portion 14. The coolant passage 4 is formed between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the frame portion 14. And the gas flow path part 5 is formed between the frame part 14 and the gas guide part 10A.

気体誘導部10Aは、支持軸2の軸方向に沿って延長する円筒状の筒部材12と、この筒部材12の内側を封鎖する円板状の封鎖部材11と、この筒部材12の外周面から半径方向に向かって突出し、かつ筒部材12の円周方向に所定の間隔をおいて配列された複数のリブ13とを有する。封鎖部材11は、中央部に貫通孔11aを有し、この貫通孔11aを貫通する支持軸2に固定されている。筒部材12は封鎖部材11を介して支持軸2に支持されている。枠部14は、複数のリブ13を介して筒部材12に支持され、更に封鎖部材11を介して支持軸2に支持されている。   The gas guiding portion 10A includes a cylindrical tubular member 12 extending along the axial direction of the support shaft 2, a disc-shaped closing member 11 for closing the inside of the tubular member 12, and an outer peripheral surface of the tubular member 12. And a plurality of ribs 13 protruding in the radial direction from each other and arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the cylindrical member 12. The sealing member 11 has a through hole 11a at the center, and is fixed to the support shaft 2 that passes through the through hole 11a. The cylindrical member 12 is supported by the support shaft 2 via the sealing member 11. The frame portion 14 is supported by the tubular member 12 via the plurality of ribs 13 and further supported by the support shaft 2 via the closing member 11.

固定子枠9Aは、例えば耐水性が高いステンレス系の材料で形成されている。気体流路部5は、気体誘導部10Aと枠部14との間に形成されているので、枠部14の内周面全体を覆うように気体流路部5を形成することができる。
固定子15は、固定子コア16とコイル17とを有する。固定子コア16は、図2に示すように、円筒状の磁気ヨーク16aと、その外周面に円周方向に所定間隔で半径方向に突出し、軸方向に延長する複数のティース16bと、ティース16b間に形成された複数のスロット16cとを有する。コイル17は複数のティース16bに巻き回されて複数のスロット16cの各々に収められている。固定子コア16は電磁鋼板を軸方向に積層した積層鉄心で形成されている。そして、複数のティース16b及びスロット16cの各々は、支持軸2の軸方向に沿って延長している。
The stator frame 9A is formed of, for example, a stainless steel material having high water resistance. Since the gas flow path section 5 is formed between the gas guide section 10A and the frame section 14, the gas flow path section 5 can be formed so as to cover the entire inner peripheral surface of the frame section 14.
The stator 15 has a stator core 16 and a coil 17. As shown in FIG. 2, the stator core 16 includes a cylindrical magnetic yoke 16a, a plurality of teeth 16b protruding radially at predetermined intervals in a circumferential direction on an outer peripheral surface thereof, and extending axially. And a plurality of slots 16c formed therebetween. The coil 17 is wound around a plurality of teeth 16b and housed in each of a plurality of slots 16c. The stator core 16 is formed of a laminated core in which electromagnetic steel sheets are laminated in the axial direction. Each of the plurality of teeth 16b and the slots 16c extends along the axial direction of the support shaft 2.

回転子20は、図1及び図2に示すように、回転子コア21と複数の永久磁石22とを有する。回転子コア21は、固定子15の外周面と対向する円筒部21aと、この円筒部21aの軸方向の両端に設けられた2つの端板部21b,21cと、円筒部21aの内周面に配置された複数の永久磁石22とを有する。端板部21b,21cの各々の中心部には支持軸2が貫通している。そして、端板部21b,21cの各々は、それぞれ軸受23を介して支持軸2に回転自在に支持されている。軸受23の外側には、図示していないが、支持軸2と端板部21b,21cとを連結するシール部が設けられており、このシール部によって回転子20内は密閉状態となる。すなわち、この実施形態1の回転電機1Aは全閉アウターロータ型になっている。   The rotor 20 has a rotor core 21 and a plurality of permanent magnets 22, as shown in FIGS. The rotor core 21 includes a cylindrical portion 21a facing the outer peripheral surface of the stator 15, two end plate portions 21b and 21c provided at both ends in the axial direction of the cylindrical portion 21a, and an inner peripheral surface of the cylindrical portion 21a. And a plurality of permanent magnets 22 arranged at the same time. The support shaft 2 extends through the center of each of the end plates 21b and 21c. Each of the end plates 21b and 21c is rotatably supported by the support shaft 2 via a bearing 23. Although not shown, a seal portion that connects the support shaft 2 and the end plate portions 21b and 21c is provided outside the bearing 23, and the inside of the rotor 20 is sealed by the seal portion. That is, the rotary electric machine 1A of the first embodiment is of a fully-closed outer rotor type.

回転子20は、少なくとも円筒部21aが電磁鋼板を軸方向に積層した積層鉄心で形成されている。複数の永久磁石22の各々は、円筒部21aの内周面側に円周方向に等間隔で配置されている。そして、複数の永久磁石22の各々は、固定子15の外周面と空隙部3を介して対向し、支持軸2の軸方向において固定子15の一端側及び他端側に亘って延長している。ここで、空隙部3は、固定子15の外周面(枠部14の外周面)と永久磁石22との間の領域及び互いに隣り合う永久磁石22の間の領域を含む。
2つの循環ファン31,32において、一方の循環ファン31は、空隙部3から気体流路部5に回転子20内の空気を循環させるように固定子枠9Aの軸方向の一端側に設けられている。換言すれば、一方の循環ファン31は、固定子枠9Aの軸方向の一端側に空隙部3及び気体流路部5と対向して配置され、空隙部3から吸い込んだ空気を気体流路部5に吐出する。他方の循環ファン32は、気体流路部5から空隙部3に回転子20内の空気を循環させるように固定子枠9Aの軸方向の他端側に設けられている。換言すれば、他方の循環ファン32は、固定子枠9Aの軸方向の他端側に空隙部3及び気体流路部5と対向して配置され、気体流路部5から吐出される空気を空隙部3に送る。
Rotor 20 has at least cylindrical portion 21a formed of a laminated core in which electromagnetic steel plates are laminated in the axial direction. Each of the plurality of permanent magnets 22 is arranged at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface side of the cylindrical portion 21a. Each of the plurality of permanent magnets 22 faces the outer peripheral surface of the stator 15 via the gap 3, and extends along one end and the other end of the stator 15 in the axial direction of the support shaft 2. I have. Here, the gap 3 includes a region between the outer peripheral surface of the stator 15 (the outer peripheral surface of the frame portion 14) and the permanent magnet 22 and a region between the permanent magnets 22 adjacent to each other.
Of the two circulation fans 31 and 32, one circulation fan 31 is provided at one axial end of the stator frame 9 </ b> A so as to circulate the air in the rotor 20 from the gap 3 to the gas passage 5. ing. In other words, one circulating fan 31 is disposed on one end side of the stator frame 9A in the axial direction so as to face the gap 3 and the gas flow path 5, and the air sucked from the gap 3 is supplied to the gas flow section. 5 is discharged. The other circulation fan 32 is provided at the other axial end of the stator frame 9 </ b> A so as to circulate the air in the rotor 20 from the gas flow path 5 to the gap 3. In other words, the other circulating fan 32 is disposed on the other end side of the stator frame 9A in the axial direction so as to face the gap 3 and the gas flow path 5, and controls the air discharged from the gas flow path 5. It is sent to the gap 3.

一方の循環ファン31は、回転子20の一方の端板部21bの内壁面に円周方向に等間隔で複数の羽根31aが配置された羽根車を主体に構成されている。この一方の循環ファン31は、回転子20の回転に伴って羽根31aが回転する自己ファン型で構成され、空隙部3から気体流路部5に回転子20内の空気を循環させるようになっている。具体的には、この一方の循環ファン31は、一方の端板部21bの半径方向において羽根31aの外側から空気を取り入れ、一方の端板部21bの半径方向から支持軸2の軸方向に角度を変えて空気を噴出するようになっている。したがって、循環ファン31は、空隙部3から空気を効率良く取り入れ、かつ気体流路部5に気体を効率良く噴出するように最適な位置に配置されている。   One circulation fan 31 is mainly configured by an impeller in which a plurality of blades 31a are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the inner wall surface of one end plate portion 21b of the rotor 20. This one circulation fan 31 is configured as a self-fan type in which the blades 31 a rotate with the rotation of the rotor 20, and circulates the air in the rotor 20 from the gap 3 to the gas flow path 5. ing. Specifically, the one circulating fan 31 takes in air from the outside of the blade 31a in the radial direction of the one end plate 21b, and makes an angle in the axial direction of the support shaft 2 from the radial direction of the one end plate 21b. Is changed to blow out air. Therefore, the circulation fan 31 is arranged at an optimum position so that air is efficiently taken in from the gap portion 3 and gas is jetted into the gas flow passage portion 5 efficiently.

他方の循環ファン32は、回転子20の円筒部21aの内周面に円周方向に等間隔で複数の羽根32aが配置された羽根車を主体に構成されている。この他方の循環ファン32は、回転子20の回転に伴って羽根32aが回転する自己ファン型で構成され、気体流路部5から空隙部3に回転子20内の空気を循環させるようになっている。具体的には、この他方の循環ファン32は、他方の端板部21cの半径方向において羽根32aの内側から空気を取り入れ、他方の端板部21cの半径方向から支持軸2の軸方向に角度を変えて気体を噴出するようになっている。したがって、この循環ファン32においても、気体流路部5から空気を効率良く取り入れ、かつ空隙部3に空気を効率良く噴出するように最適な位置に配置されている。   The other circulation fan 32 is mainly composed of an impeller in which a plurality of blades 32 a are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 21 a of the rotor 20. The other circulation fan 32 is configured as a self-fan type in which the blades 32 a rotate with the rotation of the rotor 20, and circulates the air in the rotor 20 from the gas flow path 5 to the gap 3. ing. Specifically, the other circulating fan 32 takes in air from inside the blade 32a in the radial direction of the other end plate portion 21c, and makes an angle in the axial direction of the support shaft 2 from the radial direction of the other end plate portion 21c. Is changed to eject gas. Therefore, the circulation fan 32 is also arranged at an optimal position so that air is efficiently taken in from the gas flow path section 5 and air is efficiently jetted into the gap section 3.

封鎖部材11は、外周面が筒部材12の内周面に円周方向に沿って環状に連続して連結されている。そして、気体誘導部10Aでは、筒部材12の内側が封鎖部材11によって封鎖されているため、一端側から他端側に亘っての空気の流通が遮断されている。すなわち、アウターロータ型回転電機1Aでは、回転子20内の空気が空隙部3及び気体流路部5を通して循環するようになっている。そして、気体流路部5では、空気が複数のリブ13の間を通して一端側から他端側に流れるようになっている。
ここで、封鎖部材11は筒部材12を支持軸2に支持する支持機能も兼ねている。この実施形態1では封鎖部材11を1つ設けているが、この数に限定されるものではなく、封鎖部材11は2つ以上設けてもよい。この場合、気体誘導部10Aの一端側及び他端側にそれぞれ封鎖部材11を設けることで気体誘導部10Aと支持軸2との支持が安定する。また、少なくとも封鎖部材11を1つ設け、単に筒部材12を支持軸2に支持する支持部材を設けるようにしてもよい。
The outer peripheral surface of the sealing member 11 is continuously connected to the inner peripheral surface of the cylindrical member 12 in a ring shape along the circumferential direction. In the gas guide portion 10A, the inside of the tubular member 12 is closed by the closing member 11, so that the flow of air from one end to the other end is blocked. That is, in the outer rotor type rotary electric machine 1 </ b> A, the air in the rotor 20 circulates through the gap 3 and the gas flow path 5. Then, in the gas flow path 5, air flows from one end to the other end through a space between the plurality of ribs 13.
Here, the sealing member 11 also has a supporting function of supporting the cylindrical member 12 on the support shaft 2. In the first embodiment, one sealing member 11 is provided, but the number is not limited to this, and two or more sealing members 11 may be provided. In this case, by providing the sealing members 11 at one end and the other end of the gas guide 10A, the support between the gas guide 10A and the support shaft 2 is stabilized. Further, at least one sealing member 11 may be provided, and a support member for simply supporting the cylindrical member 12 on the support shaft 2 may be provided.

リブ13は、気体誘導部10Aの円周方向に等間隔で例えば4つ設けられている。枠部14はリブ13の数の増加に伴って気体誘導部10Aとの支持が安定するが、一方でリブ13の数の増加に伴って気体流路部5での空気の流通抵抗が増加する。したがって、リブ13の数は、枠部14を支持する安定性及び気体流路部5内での空気の流通抵抗を考慮して決定することが好ましい。
固定子枠9Aは、冷媒流路部4を流れる水に熱を伝達するようになっている。冷媒流路部4の引き回しや配置としては様々な形態がある。この実施形態1では、図1に示すように、冷媒流路部4は例えば枠部14の内部を周回しながら枠部14の一端側から他端側に向かって螺旋状に引き回されている。
For example, four ribs 13 are provided at equal intervals in the circumferential direction of the gas guide portion 10A. The support of the frame portion 14 with the gas guiding portion 10A is stabilized as the number of the ribs 13 increases, but the flow resistance of the air in the gas flow path portion 5 increases as the number of the ribs 13 increases. . Therefore, it is preferable that the number of the ribs 13 be determined in consideration of the stability of supporting the frame portion 14 and the flow resistance of the air in the gas passage portion 5.
The stator frame 9 </ b> A transfers heat to the water flowing through the coolant channel 4. There are various forms for routing and arrangement of the refrigerant flow path 4. In the first embodiment, as shown in FIG. 1, the refrigerant flow path portion 4 is spirally routed from one end side to the other end side of the frame portion 14 while, for example, orbiting inside the frame portion 14. .

冷媒流路部4の一端側は、冷媒供給配管35を介して圧送ポンプ37の吐出側(二次側)に連結されている。そして、冷媒流路部4の他端側は、冷媒帰還配管36を介して圧送ポンプ37の吸入側(一次側)に連結されている。圧送ポンプ37は、電動機の駆動力により、冷媒供給配管35、冷媒流路部4及び冷媒帰還配管36を通して水を循環する。冷媒供給配管35及び冷媒帰還配管36の各々は、支持軸2の中空部を通って配管されている。
このように構成されたアウターロータ型回転電機1Aでは、電磁誘導作用により電気を発電する際、固定子15の固定子コア16やコイル17で熱が発生する。また、回転子20の永久磁石22などでも熱が発生する。
One end of the refrigerant flow path 4 is connected to the discharge side (secondary side) of the pressure pump 37 via a refrigerant supply pipe 35. The other end of the refrigerant flow path 4 is connected to the suction side (primary side) of the pressure pump 37 via the refrigerant return pipe 36. The pump 37 circulates water through the refrigerant supply pipe 35, the refrigerant flow path 4, and the refrigerant return pipe 36 by the driving force of the electric motor. Each of the refrigerant supply pipe 35 and the refrigerant return pipe 36 is piped through a hollow portion of the support shaft 2.
In the outer rotor type rotating electric machine 1A configured as described above, when electricity is generated by electromagnetic induction, heat is generated in the stator core 16 and the coil 17 of the stator 15. Further, heat is also generated in the permanent magnet 22 of the rotor 20 and the like.

次に、図1を用いて回転子20内の循環流を説明しながら、本発明の実施形態1に係るアウターロータ型回転電機1Aの効果について説明する。
本発明の実施形態1に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Aを例えば風力発電機の発電部に用いた場合、回転子20は、風力によるプロペラの回転運動により回転する。そして、回転子20の回転運動により2つの循環ファン31,32の各々の羽根31a,32aが回転し、空隙部3及び気体流路部5を通して回転子20内の空気が循環する。
Next, the effects of the outer rotor type rotating electric machine 1A according to the first embodiment of the present invention will be described while describing the circulation flow in the rotor 20 with reference to FIG.
When the permanent magnet type outer rotor type rotary electric machine 1 </ b> A according to the first embodiment of the present invention is used, for example, in a power generation unit of a wind power generator, the rotor 20 is rotated by the rotation of a propeller by wind power. Then, the blades 31 a and 32 a of the two circulation fans 31 and 32 rotate due to the rotational movement of the rotor 20, and the air in the rotor 20 circulates through the gap 3 and the gas flow path 5.

具体的には、まず、一方の循環ファン31から羽根31aの回転運動により噴出された空気は、気体流路部5の一端側から気体流路部5の内部に入る。そして、気体流路部5の内部に入った空気は、気体流路部5の一端側からリブ13の間を通過して気体流路部5の他端側に流れた後、気体流路部5の他端側から気体流路部5の外部に出る。そして、気体流路部5の他端側から出た空気は、他方の循環ファン32の羽根32aの回転運動により流れ方向が反転し、空隙部3の一端側から空隙部3の内部に入る。そして、空隙部3の内部に入った空気は、空隙部3の内部を空隙部3の一端側から他端側に向かって流れた後、空隙部3の他端側から空隙部3の外に出て一方の循環ファン31に至る。すなわち、一方の循環ファン31から出た空気は、気体流路部5、他方の循環ファン32及び空隙部3を経由して一方の循環ファン31に戻る循環流38Aとなる。
ここで、固定子15の固定子コア16やコイル17で発生した熱は、固定子枠9Aの枠部14の外周面側から枠部14の肉厚部を介して、冷媒流路部4内を流れる水に伝達されるため、固定子15は冷却される。
Specifically, first, the air jetted from one of the circulation fans 31 by the rotational movement of the blades 31 a enters the gas flow path 5 from one end side of the gas flow path 5. The air that has entered the inside of the gas flow path 5 passes between the ribs 13 from one end of the gas flow path 5 and flows to the other end of the gas flow path 5, and then flows into the gas flow path 5. 5 exits the gas flow path 5 from the other end. Then, the air flowing out from the other end of the gas flow path 5 reverses the flow direction due to the rotational movement of the blade 32 a of the other circulation fan 32, and enters the inside of the gap 3 from one end of the gap 3. Then, the air that has entered the inside of the gap 3 flows through the inside of the gap 3 from one end of the gap 3 toward the other end thereof, and then flows out of the gap 3 from the other end of the gap 3. It goes out and reaches one circulation fan 31. That is, the air that has flowed out from one circulation fan 31 becomes a circulation flow 38A that returns to one circulation fan 31 via the gas flow path 5, the other circulation fan 32, and the gap 3.
Here, heat generated in the stator core 16 and the coil 17 of the stator 15 is transferred from the outer peripheral surface side of the frame portion 14 of the stator frame 9A to the inside of the refrigerant flow path portion 4 through the thick portion of the frame portion 14. , The stator 15 is cooled.

一方、固定子15の固定子コア16やコイル17で発生した熱は、空隙部3を流れる空気に伝達されるため、固定子15は更に冷却される。また、回転子20の永久磁石22などで発生した熱も空隙部3を流れる空気に伝達されるため、回転子20も冷却される。そして、これらの熱が伝達された空気は温度上昇を伴って空隙部3の内部を空隙部3の一端側から他端側に向かって流れた後、循環流38Aにより気体流路部5の内部を気体流路部5の一端側から他端側に向かって流れる。このとき、空隙部3の内部で温度上昇した空気は気体流路部5の内部を流れながら冷媒流路部4を流れる水とで熱交換が行われるため、空隙部3の内部で温度上昇した空気は気体流路部5の内部で冷却される。そして、気体流路部5の内部で冷却された空気は循環流38Aにより空隙部3の内部に供給され、固定子15や回転子20で発生した熱が再び伝達される。   On the other hand, heat generated in the stator core 16 and the coil 17 of the stator 15 is transmitted to the air flowing through the gap 3, so that the stator 15 is further cooled. In addition, heat generated by the permanent magnets 22 of the rotor 20 is also transmitted to the air flowing through the gap 3, so that the rotor 20 is also cooled. Then, the air to which the heat has been transmitted flows through the inside of the gap 3 from one end to the other end of the gap 3 with a rise in temperature, and then the inside of the gas passage 5 is circulated by the circulating flow 38A. Flows from one end to the other end of the gas flow path 5. At this time, the air whose temperature has risen inside the gap 3 exchanges heat with the water flowing through the refrigerant flow passage 4 while flowing inside the gas flow passage 5, so that the temperature rises inside the gap 3. The air is cooled inside the gas flow path 5. Then, the air cooled in the gas flow path 5 is supplied into the gap 3 by the circulation flow 38A, and the heat generated in the stator 15 and the rotor 20 is transmitted again.

すなわち、アウターロータ型回転電機1Aは、固定子15で発生した熱が固定子15から固定子枠9Aの枠部14を経由して冷媒流路部4の水に伝達されるので、固定子枠9Aの枠部14を経由した熱伝達により固定子15を冷却することができる。また、アウターロータ型回転電機1Aは、空隙部3の内部で固定子15や回転子20の熱が伝達されて温度上昇した空気が枠部14の冷媒流路部4を流れる水との熱交換により冷却され、そして、熱交換により冷却された空気が再び空隙部3に戻るので、冷媒流路部4の水とで熱交換されて冷却された空気により固定子15及び回転子20を冷却することができる。したがって、本発明の実施形態1に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Aは、冷却性能の向上を図ることができる。   That is, in the outer rotor type rotating electric machine 1A, the heat generated in the stator 15 is transmitted from the stator 15 to the water in the refrigerant flow path portion 4 via the frame portion 14 of the stator frame 9A. The stator 15 can be cooled by heat transfer via the frame 14 of 9A. Further, the outer rotor type rotary electric machine 1 </ b> A exchanges heat with the water flowing through the refrigerant flow path portion 4 of the frame portion 14, in which the heat of the stator 15 and the rotor 20 is transmitted inside the gap portion 3 and the temperature of the air increases. Then, the air cooled by the heat exchange returns to the gap 3 again, so that the stator 15 and the rotor 20 are cooled by the air cooled by the heat exchange with the water in the refrigerant flow path 4. be able to. Therefore, the permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1 </ b> A according to the first embodiment of the present invention can improve the cooling performance.

また、本発明の実施形態1に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Aは、冷却性能の向上を図ることができるので、永久磁石22の間隔を狭くすることができる。したがって、アウターロータ型回転電機1Aは小型化を図ることができる。
また、本発明の実施形態1に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Aにおいて、気体流路部5は気体誘導部10Aと枠部14との間に形成されているので、枠部14の内周面全体を覆うように気体流路部5を形成することができる。したがって、気体流路部5を流れる空気と冷媒流路部4を流れる水との熱交換を枠部14の内周面全体に亘って行うことができる。
Further, the permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1 </ b> A according to the first embodiment of the present invention can improve the cooling performance, so that the interval between the permanent magnets 22 can be reduced. Therefore, the outer rotor type rotating electric machine 1A can be downsized.
Further, in the outer rotor type rotating electric machine 1A of the permanent magnet type according to the first embodiment of the present invention, since the gas passage portion 5 is formed between the gas guide portion 10A and the frame portion 14, the The gas flow path 5 can be formed so as to cover the entire inner peripheral surface. Therefore, heat exchange between the air flowing through the gas flow path 5 and the water flowing through the refrigerant flow path 4 can be performed over the entire inner peripheral surface of the frame 14.

なお、気体流路部5の内部に枠部14と連結されたフィンを設け、冷媒流路部4を流れる水と気体流路部5を流れる空気との熱交換効率を高めるようにしてもよい。この場合、フィンは、気体流路部5での流路抵抗を考慮して気体流路部5の軸方向に延長するように配置することが好ましい。
また、筒部材12の内側の一端側及び他端側に亘って空気が流通するように封鎖部材11に開口部を設けてもよい。この場合、封鎖部材11の開口部での空気の流動抵抗を気体流路部5での空気の流動抵抗よりも大きくすることが好ましい。
Note that a fin connected to the frame portion 14 may be provided inside the gas flow path portion 5 to enhance the heat exchange efficiency between water flowing through the refrigerant flow path portion 4 and air flowing through the gas flow path portion 5. . In this case, it is preferable that the fins are arranged so as to extend in the axial direction of the gas flow path 5 in consideration of the flow resistance in the gas flow path 5.
Further, an opening may be provided in the sealing member 11 so that air flows through one end side and the other end side inside the cylindrical member 12. In this case, it is preferable that the flow resistance of the air at the opening of the sealing member 11 be larger than the flow resistance of the air at the gas flow path 5.

(実施形態2)
図4及び図5に示すように、本発明の実施形態2に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Bは、実施形態1の永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Aと基本的に同様の構成になっており、実施形態1の固定子枠9Aに換えて固定子枠9Bを備えている。すなわち、アウターロータ型回転電機1Bは、支持軸2と、この支持軸2に同軸で支持された円筒状の固定子枠9Bと、この固定子枠9Bの外周面に固定された円筒状の固定子15と、この固定子15の外周面と空隙部3を介して対向し、かつ固定子15を囲むようにして支持軸2に同軸で回転自在に支持された回転子20とを備えている。そして、アウターロータ型回転電機1Bは、空隙部3及び気体流路部5を通して回転子20内の気体を循環させる循環送風機として2つの循環ファン31,32を備えている。以下、この実施形態2においても、冷媒流路部4を流れる冷却媒体として水、回転子20内の気体として空気をそれぞれ用いた場合で説明するが、水や空気に限定されるものではない。
(Embodiment 2)
As shown in FIGS. 4 and 5, the permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1B according to the second embodiment of the present invention is basically the same as the permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1A of the first embodiment. It has a stator frame 9B instead of the stator frame 9A of the first embodiment. That is, the outer rotor type rotating electric machine 1B includes a support shaft 2, a cylindrical stator frame 9B coaxially supported by the support shaft 2, and a cylindrical fixed member fixed to the outer peripheral surface of the stator frame 9B. And a rotor 20 which is opposed to the outer peripheral surface of the stator 15 via the gap 3 and which is rotatably supported coaxially with the support shaft 2 so as to surround the stator 15. The outer rotor type rotary electric machine 1 </ b> B includes two circulation fans 31 and 32 as circulation blowers that circulate the gas in the rotor 20 through the gap 3 and the gas flow path 5. Hereinafter, in the second embodiment as well, a case will be described in which water is used as the cooling medium flowing through the refrigerant flow path unit 4 and air is used as the gas in the rotor 20, but the present invention is not limited to water and air.

図4及び図5に示すように、固定子枠9Bは、固定子15及び冷媒流路部4が設けられた円筒状の枠部14と、この枠部14の内側に設けられ、かつ回転子20内の空気が枠部14の内周面に沿って流れるように誘導する気体誘導部10Bとを有する。固定子15は、枠部14の外周面に固定されている。冷媒流路部4は、枠部14の外周面と内周面との間に形成されている。そして、気体流路部5は、枠部14と気体誘導部10Bとの間に形成されている。
気体誘導部10Bは、支持軸2の軸方向に沿って延長する円筒状の筒部材12と、この筒部材12の内側を封鎖する円板状の封鎖部材11と、この筒部材12の外周面に円周方向に沿って設けられ、かつ複数の開口部19aが円周方向に所定の間隔で配列された支持リング部材19とを有する。封鎖部材11は、中央部に貫通孔11aを有し、この貫通孔11aを貫通する支持軸2に固定されている。筒部材12は封鎖部材11を介して支持軸2に支持されている。枠部14は、支持リング部材19を介して筒部材12に支持され、更に封鎖部材11を介して支持軸2に支持されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the stator frame 9 </ b> B is provided with a cylindrical frame portion 14 in which the stator 15 and the refrigerant flow path portion 4 are provided, and a stator frame 9 </ b> B provided inside the frame portion 14. And a gas guiding portion 10B for guiding the air inside 20 to flow along the inner peripheral surface of the frame portion 14. The stator 15 is fixed to the outer peripheral surface of the frame portion 14. The coolant passage 4 is formed between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the frame portion 14. The gas flow path 5 is formed between the frame 14 and the gas guide 10B.
The gas guide portion 10B includes a cylindrical tubular member 12 extending along the axial direction of the support shaft 2, a disk-shaped closing member 11 for closing the inside of the tubular member 12, and an outer peripheral surface of the tubular member 12. And a support ring member 19 provided along the circumferential direction and having a plurality of openings 19a arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. The sealing member 11 has a through hole 11a at the center, and is fixed to the support shaft 2 that passes through the through hole 11a. The cylindrical member 12 is supported by the support shaft 2 via the sealing member 11. The frame portion 14 is supported by the tubular member 12 via the support ring member 19 and further supported by the support shaft 2 via the closing member 11.

固定子枠9Bは、例えば耐水性が高いステンレス系の材料で形成されている。気体流路部5は、気体誘導部10Bと枠部14の間に形成されているので、枠部14の内周面全体を覆うように気体流路部5を形成することができる。
支持リング部材19は、気体誘導部10B及び枠部14の円周方向に沿ってリング状に形成され、気体誘導部10Bの外周面及び枠部14の内周面に環状に連続して連結されている。複数の開口部19aは、支持リング部材19の厚さ方向に支持リング部材19を貫通し、支持リング部材19の円周方向に沿って等間隔で配置されている。複数の開口部19aの各々は、例えば長孔形状で形成されているが、円形状で形成してもよい。
The stator frame 9B is formed of, for example, a stainless steel material having high water resistance. Since the gas flow path section 5 is formed between the gas guide section 10B and the frame section 14, the gas flow path section 5 can be formed so as to cover the entire inner peripheral surface of the frame section 14.
The support ring member 19 is formed in a ring shape along the circumferential direction of the gas guide portion 10B and the frame portion 14, and is connected to the outer peripheral surface of the gas guide portion 10B and the inner peripheral surface of the frame portion 14 in an annularly continuous manner. ing. The plurality of openings 19a penetrate the support ring member 19 in the thickness direction of the support ring member 19, and are arranged at equal intervals along the circumferential direction of the support ring member 19. Each of the plurality of openings 19a is formed, for example, in a long hole shape, but may be formed in a circular shape.

封鎖部材11は、外周面が筒部材12の内周面に円周方向に沿って環状に連続して連結されている。そして、気体誘導部10Bでは、筒部材12の内側が封鎖部材11によって封鎖されているため、一端側及び他端側に亘っての気体の流通が封鎖部材11によって遮断されている。すなわち、アウターロータ型回転電機1Bにおいても、回転子20内の気体が空隙部3及び気体流路部5を通して循環するようになっている。そして、気体流路部5では、空気が複数の開口部19aを通して一端側から他端側に流れるようになっている。   The outer peripheral surface of the sealing member 11 is continuously connected to the inner peripheral surface of the cylindrical member 12 in a ring shape along the circumferential direction. In the gas guiding portion 10B, since the inside of the cylindrical member 12 is closed by the sealing member 11, the flow of gas over one end and the other end is blocked by the sealing member 11. That is, also in the outer rotor type rotary electric machine 1 </ b> B, the gas in the rotor 20 circulates through the gap 3 and the gas flow path 5. In the gas flow path 5, air flows from one end to the other end through the plurality of openings 19a.

この実施形態2では、封鎖部材11及び支持リング部材19をそれぞれ1つ設けているが、この数に限定されるものではなく、封鎖部材11及び支持リング部材19はそれぞれ2つ以上設けてもよい。この場合、筒部材12及び枠部14の一端側及び他端側にそれぞれ封鎖部材11及び支持リング部材19を設けることで、気体誘導部10Bと支持軸2との支持及び枠部14と筒部材12との支持が安定する。また、封鎖部材11は少なくとも1つ設け、単に筒部材12を支持軸2に支持する支持部材を設けるようにしてもよい。
枠部14は、開口部19aの数や開口面積の減少に伴って気体誘導部10Bとの支持が安定するが、一方で開口部19aの数や開口面積の減少に伴って気体流路部5での空気の流通抵抗が増加する。したがって、開口部19aの数や開口面積は、枠部14の安定性及び気体流路部5内での空気の流通抵抗を考慮して決定することが好ましい。固定子枠9Bは、実施形態1の固定子枠9Aと同様に、冷媒流路部4を流れる冷却媒体としての水に熱を伝達するようになっている。
本発明の実施形態2に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Bにおいても、実施形態1のアウターロータ型回転電機1Aと同様に、例えば風力発電機の風力によるプロペラの回転運動により回転子20が回転する。そして、回転子20の回転運動により2つの循環ファン31,32の各々の羽根31a,32aが回転し、空隙部3及び気体流路部5を通して回転子20内の空気が循環する。
In the second embodiment, one sealing member 11 and one support ring member 19 are provided. However, the number is not limited to this, and two or more sealing members 11 and two or more support ring members 19 may be provided. . In this case, by providing the sealing member 11 and the support ring member 19 on one end side and the other end side of the cylindrical member 12 and the frame part 14, respectively, the support between the gas guiding part 10B and the support shaft 2 and the frame part 14 and the cylindrical member The support with No. 12 is stabilized. Further, at least one sealing member 11 may be provided, and a support member for simply supporting the cylindrical member 12 on the support shaft 2 may be provided.
The frame portion 14 has a stable support with the gas guiding portion 10B as the number and the opening area of the openings 19a decrease. The air flow resistance increases. Therefore, it is preferable that the number and the opening area of the openings 19 a be determined in consideration of the stability of the frame portion 14 and the flow resistance of the air in the gas passage 5. The stator frame 9B transfers heat to water as a cooling medium flowing through the refrigerant flow path unit 4, similarly to the stator frame 9A of the first embodiment.
In the outer rotor type rotary electric machine 1B of the permanent magnet type according to the second embodiment of the present invention, similarly to the outer rotor type rotary electric machine 1A of the first embodiment, for example, the rotor 20 is rotated by the rotational motion of the propeller by the wind power of the wind power generator. Rotates. Then, the blades 31 a and 32 a of the two circulation fans 31 and 32 rotate due to the rotational movement of the rotor 20, and the air in the rotor 20 circulates through the gap 3 and the gas flow path 5.

具体的には、まず、一方の循環ファン31から羽根31aの回転運動により噴出された空気は、気体流路部5の一端側から気体流路部5の内部に入る。そして、気体流路部5の内部に入った空気は、気体流路部5の一端側から開口部19aを通過して気体流路部5の他端側に流れた後、気体流路部5の他端側から気体流路部5の外部に出る。そして、気体流路部5の他端側から出た空気は、他方の循環ファン32の羽根32aの回転運動により流れ方向が反転し、空隙部3の一端側から空隙部3の内部に入る。そして、空隙部3の内部に入った空気は、空隙部3の内部を空隙部3の一端側から他端側に向かって流れた後、空隙部3の他端側から空隙部3の外に出て一方の循環ファン31に至る。すなわち、アウターロータ型回転電機1Bにおいても、実施形態1のアウターロータ型回転電機1Aと同様に、一方の循環ファン31から出た空気は、気体流路部5、他方の循環ファン32及び空隙部3を経由して一方の循環ファン31に戻る循環流38Aとなる。このため、回転電機1Bにおいても、実施形態1の回転電機1Aと同様に、固定子枠9Bの枠部14を経由した熱伝達により固定子15を冷却することができるとともに、冷媒流路部4の水とで熱交換されて冷却された空気により固定子15及び回転子20を冷却することができる。したがって、本発明の実施形態2に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Bにおいても、実施形態1のアウターロータ型回転電機1Aと同様に、冷却性能の向上を図ることができる。また、アウターロータ型回転電機1Bの小型化を図ることができる。また、気体流路部5を流れる空気と冷媒流路部4を流れる水との熱交換を枠部14の内周面全体に亘って行うことができる。   Specifically, first, the air jetted from one of the circulation fans 31 by the rotational movement of the blades 31 a enters the gas flow path 5 from one end side of the gas flow path 5. Then, the air that has entered the inside of the gas flow path 5 passes through the opening 19a from one end of the gas flow path 5 and flows to the other end of the gas flow path 5, and then flows into the gas flow path 5. Out of the gas flow path 5 from the other end. Then, the air flowing out from the other end of the gas flow path 5 reverses the flow direction due to the rotational movement of the blade 32 a of the other circulation fan 32, and enters the inside of the gap 3 from one end of the gap 3. Then, the air that has entered the inside of the gap 3 flows through the inside of the gap 3 from one end of the gap 3 toward the other end thereof, and then flows out of the gap 3 from the other end of the gap 3. It goes out and reaches one circulation fan 31. That is, in the outer rotor type rotating electric machine 1B, similarly to the outer rotor type rotating electric machine 1A of the first embodiment, the air that has flowed out from one circulation fan 31 is supplied to the gas flow path 5, the other circulation fan 32, and the gap. The circulation flow 38A returns to one circulation fan 31 via the third circulation fan 31. For this reason, also in the rotating electric machine 1B, similarly to the rotating electric machine 1A of the first embodiment, the stator 15 can be cooled by heat transfer via the frame portion 14 of the stator frame 9B, and the refrigerant flow path portion 4 can be cooled. The stator 15 and the rotor 20 can be cooled by air cooled by heat exchange with the water. Therefore, also in the outer rotor type rotating electric machine 1B of the permanent magnet type according to the second embodiment of the present invention, the cooling performance can be improved as in the outer rotor type rotating electric machine 1A of the first embodiment. Further, the size of the outer rotor type rotating electric machine 1B can be reduced. Further, heat exchange between the air flowing through the gas flow path 5 and the water flowing through the refrigerant flow path 4 can be performed over the entire inner peripheral surface of the frame 14.

なお、実施形態2では、封鎖部材11と支持リング部材19とを個別の部材として説明したが、封鎖部材11と支持リング部材19とを一体にして1つの封鎖部材としてもよい。この場合、筒部材12を分割し、封鎖部材の厚さ方向の両面にそれぞれ筒部材を挟むようにして固定する。
また、実施形態2においても、気体流路部5の内部に枠部14と連結されたフィンを設け、冷媒流路部4を流れる水と気体流路部5を流れる空気との熱交換効率を高めるようにしてもよい。
また、実施形態2においても、筒部材12の内側の一端側及び他端側に亘って空気が流通するように封鎖部材11に開口部を設けてもよい。この場合、封鎖部材11の開口部での空気の流動抵抗を気体流路部5での空気の流動抵抗よりも大きくすることが好ましい。
In the second embodiment, the sealing member 11 and the support ring member 19 are described as separate members. However, the sealing member 11 and the support ring member 19 may be integrated into one sealing member. In this case, the tubular member 12 is divided and fixed so as to sandwich the tubular member on both sides in the thickness direction of the sealing member.
Further, also in the second embodiment, a fin connected to the frame portion 14 is provided inside the gas flow path portion 5 to improve the heat exchange efficiency between water flowing through the refrigerant flow path portion 4 and air flowing through the gas flow path portion 5. You may make it increase.
Also in the second embodiment, an opening may be provided in the closing member 11 so that air flows through one end and the other end inside the cylindrical member 12. In this case, it is preferable that the flow resistance of the air at the opening of the sealing member 11 be larger than the flow resistance of the air at the gas flow path 5.

(実施形態3)
図6及び図7に示すように、本発明の実施形態3に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Cは、実施形態1の永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Aと基本的に同様の構成になっており、実施形態1の固定子枠9Aに換えて固定子枠9Cを備えている。すなわち、アウターロータ型回転電機1Cは、支持軸2と、この支持軸2に同軸で支持された円筒状の固定子枠9Cと、この固定子枠9Cの外周面に固定された円筒状の固定子15と、この固定子15の外周面と空隙部3を介して対向し、かつ固定子15を囲むようにして支持軸2に同軸で回転自在に支持された回転子20とを備えている。そして、回転電機1Cは、空隙部3及び気体流路部5を通して回転子20内の気体を循環させる循環送風機として2つの循環ファン31,32を備えている。以下、この実施形態3においても、冷媒流路部4を流れる冷却媒体として水、回転子20内の気体として空気をそれぞれ用いた場合で説明するが、水や空気に限定されるものではない。
(Embodiment 3)
As shown in FIGS. 6 and 7, a permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1C according to Embodiment 3 of the present invention is basically the same as the permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1A of Embodiment 1. It has a stator frame 9C instead of the stator frame 9A of the first embodiment. That is, the outer rotor type rotating electric machine 1C includes a support shaft 2, a cylindrical stator frame 9C coaxially supported by the support shaft 2, and a cylindrical fixed frame fixed to the outer peripheral surface of the stator frame 9C. And a rotor 20 which is opposed to the outer peripheral surface of the stator 15 via the gap 3 and which is rotatably supported coaxially with the support shaft 2 so as to surround the stator 15. The rotating electric machine 1 </ b> C includes two circulating fans 31 and 32 as circulating blowers for circulating the gas in the rotor 20 through the gap 3 and the gas passage 5. Hereinafter, in the third embodiment as well, a case will be described in which water is used as the cooling medium flowing through the refrigerant flow path unit 4 and air is used as the gas in the rotor 20, but the present invention is not limited to water and air.

固定子枠9Cは、実施形態1の固定子枠9Aとほぼ同様の構成になっているが、実施形態1の気体誘導部10Aに換えて気体誘導部10Cを有する。すなわち、固定子枠9Cは、固定子15及び冷媒流路部4が設けられた枠部14と、この枠部14の内側に設けられ、かつ回転子20内の空気が枠部14の内周面に沿って流れるように誘導する気体誘導部10Cとを有する。
図6及び図7に示すように、固定子15は、枠部14の外周面に固定されている。冷媒流路部4は、枠部14の外周面と内周面との間に形成されている。そして、気体流路部5は、枠部14と気体誘導部10Cとの間に形成されている。
The stator frame 9C has substantially the same configuration as the stator frame 9A of the first embodiment, but has a gas guide 10C instead of the gas guide 10A of the first embodiment. That is, the stator frame 9 </ b> C is provided with the frame portion 14 in which the stator 15 and the refrigerant flow path portion 4 are provided, and the air inside the rotor portion 20 is provided inside the frame portion 14 and the inner circumference of the frame portion 14. A gas guiding portion 10C for guiding the gas to flow along the surface.
As shown in FIGS. 6 and 7, the stator 15 is fixed to the outer peripheral surface of the frame portion 14. The coolant passage 4 is formed between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the frame portion 14. And the gas flow path part 5 is formed between the frame part 14 and the gas guide part 10C.

気体誘導部10Cは、支持軸2の軸方向に沿って延長し、かつ直列に配置された円筒状の2つの筒部材12a及び筒部材12bと、この2つの筒部材12a,12bの各々の内側を封鎖するようにして2つの筒部材12a,12bの間に配置された封鎖部材40とを有する。2つの筒部材12a,12bの各々は、封鎖部材40の厚さ方向の両面に封鎖部材40を挟むようにして固定されている。
封鎖部材40は、貫通孔41が設けられた中央部42と、この中央部42から半径方向の外方に向かって突出し、かつ円周方向に所定の配列ピッチで配列された複数の突起部43とを有する。複数の突起部43の各々は、2つの筒部材12a,12bの各々の内側から外側に亘って延長している。また、封鎖部材40は、2つの筒部材12a,12bの各々の内側において、互いに隣り合う2つの突起部43の間を封鎖する封鎖板44を有する。この封鎖板44は、2つの突起部43の間に嵌め込まれ、2つの突起部43部の間毎に設けられている。
The gas guiding portion 10C extends along the axial direction of the support shaft 2 and includes two cylindrical tubular members 12a and 12b arranged in series, and the inside of each of the two tubular members 12a and 12b. And a sealing member 40 disposed between the two cylindrical members 12a and 12b so as to seal the sealing member. Each of the two tubular members 12a and 12b is fixed to both sides of the sealing member 40 in the thickness direction so as to sandwich the sealing member 40 therebetween.
The sealing member 40 has a central portion 42 provided with a through hole 41 and a plurality of protrusions 43 projecting radially outward from the central portion 42 and arranged at a predetermined pitch in the circumferential direction. And Each of the plurality of protrusions 43 extends from the inside to the outside of each of the two tubular members 12a and 12b. Further, the closing member 40 has a closing plate 44 for closing between two adjacent protrusions 43 inside each of the two cylindrical members 12a and 12b. The sealing plate 44 is fitted between the two projections 43 and is provided between the two projections 43.

封鎖部材40は、貫通孔41を貫通する支持軸2に固定されている。2つの筒部材12a,12bの各々は封鎖部材40に固定され、この封鎖部材40を介して支持軸に支持されている。枠部14は、内周面が複数の突起部43の先端に固定され、封鎖部材40を介して支持軸2に支持されている。
固定子枠9Cは、例えば耐水性が高いステンレス系の材料で形成されている。気体流路部5は、気体誘導部10Cと枠部14の間に形成されているので、枠部14の内周面全体を覆うように気体流路部5を形成することができる。
The sealing member 40 is fixed to the support shaft 2 that passes through the through hole 41. Each of the two cylindrical members 12a and 12b is fixed to a sealing member 40, and is supported by a support shaft via the sealing member 40. The frame portion 14 has an inner peripheral surface fixed to the tips of the plurality of protrusions 43, and is supported by the support shaft 2 via a sealing member 40.
The stator frame 9C is formed of, for example, a stainless steel material having high water resistance. Since the gas flow path section 5 is formed between the gas guiding section 10C and the frame section 14, the gas flow path section 5 can be formed so as to cover the entire inner peripheral surface of the frame section 14.

2つの筒部材12a,12bの各々は、封鎖部材40の厚さ方向の両面に封鎖部材40を挟むようにして固定されている。そして、気体誘導部10Cでは、2つの筒部材12a,12bの各々の内側が封鎖部材40によって封鎖されているため、筒部材12a及び筒部材12bに亘っての空気の流通が封鎖部材40によって遮断されている。すなわち、アウターロータ型回転電機1Cにおいても、回転子20内の気体が空隙部3及び気体流路部5を通して循環するようになっている。そして、気体流路部5では、空気が複数の突起部43の間を通して一端側から他端側に流れるようになっている。   Each of the two tubular members 12a and 12b is fixed to both sides of the sealing member 40 in the thickness direction so as to sandwich the sealing member 40 therebetween. In the gas guide portion 10C, since the inside of each of the two tubular members 12a and 12b is closed by the closing member 40, the flow of air between the tubular members 12a and 12b is blocked by the closing member 40. Have been. That is, also in the outer rotor type rotating electric machine 1 </ b> C, the gas in the rotor 20 circulates through the gap 3 and the gas flow path 5. Then, in the gas flow path 5, air flows from one end to the other end through a space between the plurality of protrusions 43.

このように構成されたアウターロータ型回転電機1Cにおいても、実施形態1と同様の循環流38Aを得ることができる。このため、アウターロータ型回転電機1Cにおいても、実施形態1のアウターロータ型回転電機1Aと同様に、固定子枠9Cの枠部14を経由した熱伝達により固定子15を冷却することができるとともに、冷媒流路部4の水とで熱交換されて冷却された空気により固定子15及び回転子20を冷却することができる。したがって、本発明の実施形態3に係るアウターロータ型回転電機1Cにおいても、冷却性能の向上を図ることができる。また、気体流路部5を流れる空気と冷媒流路部4を流れる水との熱交換を枠部14の内周面全体に亘って行うことができる。   Also in the outer rotor type rotating electric machine 1C configured as described above, the same circulation flow 38A as in the first embodiment can be obtained. Therefore, in the outer rotor type rotating electric machine 1C, similarly to the outer rotor type rotating electric machine 1A of the first embodiment, the stator 15 can be cooled by heat transfer via the frame portion 14 of the stator frame 9C, and In addition, the stator 15 and the rotor 20 can be cooled by air cooled by heat exchange with water in the coolant flow path unit 4. Therefore, also in the outer rotor type rotating electric machine 1 </ b> C according to Embodiment 3 of the present invention, the cooling performance can be improved. Further, heat exchange between the air flowing through the gas flow path 5 and the water flowing through the refrigerant flow path 4 can be performed over the entire inner peripheral surface of the frame 14.

なお、実施形態3においても、気体流路部5の内部に枠部14と連結されたフィンを設け、冷媒流路部4を流れる水と気体流路部5を流れる空気との熱交換効率を高めるようにしてもよい。
また、実施形態3においても、筒部材12bの内側及び筒部材12aの内側に亘って空気が流通するように封鎖部材40に開口部を設けてもよい。この場合、封鎖部材40の開口部での空気の流動抵抗を気体流路部5での空気の流動抵抗よりも大きくすることが好ましい。
In the third embodiment as well, a fin connected to the frame portion 14 is provided inside the gas flow path portion 5 to improve the heat exchange efficiency between water flowing through the refrigerant flow path portion 4 and air flowing through the gas flow path portion 5. You may make it increase.
In the third embodiment as well, an opening may be provided in the closing member 40 so that air flows inside the cylindrical member 12b and inside the cylindrical member 12a. In this case, it is preferable that the flow resistance of air at the opening of the sealing member 40 be larger than the flow resistance of air at the gas flow path 5.

(変形例1)
上述の実施形態3では、気体誘導部10Cを構成する封鎖部材として、図6及び図7に示す封鎖部材40を用いた場合について説明した。これに対し、アウターロータ型回転電機1Cの変形例1では、図8に示すように、封鎖部材40Aを用いている。
図8に示すように、封鎖部材40Aは、実施形態3の封鎖部材40と同様に、貫通孔41が設けられた中央部42と、この中央部42から半径方向の外方に向かって突出し、かつ円周方向に所定の配列ピッチで配列された複数の突起部43とを有する。また、封鎖部材40Aは、2つの筒部材12a,12bの各々の内側において、互いに隣り合う2つの突起部43の間を封鎖する封鎖板44を有する。そして、封鎖部材40Aは、実施形態3の封鎖部材40と異なり、複数の突起部43の先端に連結され、かつ円周方向に環状に延長する外周リング部材45を有する。
(Modification 1)
In the above-described third embodiment, the case where the sealing member 40 illustrated in FIGS. 6 and 7 is used as the sealing member that configures the gas guiding unit 10C has been described. On the other hand, in Modification Example 1 of the outer rotor type rotating electric machine 1C, as shown in FIG. 8, a sealing member 40A is used.
As shown in FIG. 8, the sealing member 40A, like the sealing member 40 of the third embodiment, has a central portion 42 provided with a through-hole 41, and projects radially outward from the central portion 42, And a plurality of projections 43 arranged at a predetermined arrangement pitch in the circumferential direction. In addition, the sealing member 40A has a sealing plate 44 that seals between two adjacent protrusions 43 inside each of the two cylindrical members 12a and 12b. Unlike the sealing member 40 of the third embodiment, the sealing member 40A has an outer peripheral ring member 45 that is connected to the tips of the plurality of protrusions 43 and that extends in a circumferential direction in a ring shape.

封鎖部材40Aは、中央部42の貫通孔41を貫通する支持軸2に固定されている。2つの筒部材12a,12bの各々は封鎖部材40Aに固定され、この封鎖部材40Aを介して支持軸2に支持されている。枠部14は、内周面が外周リング部材45に固定され、この外周リング部材45を含む封鎖部材40Aを介して支持軸2に支持されている。
2つの筒部材12a,12bの各々は、封鎖部材40の厚さ方向の両面に封鎖部材40を挟むようにして固定されている。そして、気体誘導部10Cでは、2つの筒部材12a,12bの各々の内側が封鎖部材40Aによって封鎖されているため、筒部材12a及び筒部材12bに亘っての空気の流通が封鎖部材40Aによって遮断されている。すなわち、この変形例1においても、回転子20内の気体が空隙部3及び気体流路部5を通して循環するようになっている。そして、気体流路部5では、空気が複数の突起部43の間を通して一端側から他端側に流れるようになっている。
The sealing member 40A is fixed to the support shaft 2 that penetrates the through hole 41 in the central part 42. Each of the two cylindrical members 12a and 12b is fixed to a sealing member 40A, and is supported by the support shaft 2 via the sealing member 40A. The frame portion 14 has an inner peripheral surface fixed to an outer peripheral ring member 45 and is supported by the support shaft 2 via a sealing member 40A including the outer peripheral ring member 45.
Each of the two tubular members 12a and 12b is fixed to both sides of the sealing member 40 in the thickness direction so as to sandwich the sealing member 40 therebetween. In the gas guiding portion 10C, since the inside of each of the two tubular members 12a and 12b is closed by the closing member 40A, the flow of air between the tubular members 12a and 12b is blocked by the closing member 40A. Have been. That is, also in the first modification, the gas in the rotor 20 circulates through the gap 3 and the gas flow path 5. Then, in the gas flow path 5, air flows from one end to the other end through a space between the plurality of protrusions 43.

この変形例1においても、実施形態3と同様の循環流38Aを得ることができる。このため、この変形例1においても、実施形態3のアウターロータ型回転電機1Cと同様に、固定子枠9Cの枠部14を経由した熱伝達により固定子15を冷却することができるとともに、冷媒流路部4の水とで熱交換されて冷却された空気により固定子15及び回転子20を冷却することができる。したがって、この変形例1においても、アウターロータ型回転電機1Cの冷却性能の向上を図ることができる。   Also in the first modification, a circulation flow 38A similar to that of the third embodiment can be obtained. For this reason, in the first modification as well, similarly to the outer rotor type rotating electric machine 1C of the third embodiment, the stator 15 can be cooled by heat transfer via the frame portion 14 of the stator frame 9C, and the refrigerant can be cooled. The stator 15 and the rotor 20 can be cooled by air cooled by heat exchange with the water in the flow path unit 4. Therefore, also in the first modification, the cooling performance of the outer rotor type rotating electric machine 1C can be improved.

(変形例2)
上述の変形例1では、気体誘導部10Cを構成する封鎖部材として、図8に示す封鎖部材40Aを用いた場合について説明した。これに対し、アウターロータ型回転電機1Cの変形例2では、図9に示すように、封鎖部材40Bを用いている。
封鎖部材40Bは、変形例1の封鎖部材40Aとは異なり、貫通孔41が設けられたリング状の補強部46と、一端側が補強部46に連結され、かつ補強部46から放射状に延長する複数の支柱部47とを有する。複数の支柱部47の各々は、2つの筒部材12a,12bの各々の内側から外側に亘って延長している。そして、封鎖部材40Bは、変形例1と同様に、2つの筒部材12a,12bの各々の内側において、互いに隣り合う2つの支柱部47の間を封鎖する封鎖板48を有する。
封鎖部材40Bは、貫通孔41を貫通する支持軸2に固定されている。2つの筒部材12a,12bの各々は封鎖部材40Bに固定され、この封鎖部材40Bを介して支持軸2に支持されている。枠部14は、内周面が複数の支柱部47の各々の先端に固定され、封鎖部材40B介して支持軸2に支持されている。
(Modification 2)
In the first modification, the case where the sealing member 40A shown in FIG. 8 is used as the sealing member that constitutes the gas guiding portion 10C has been described. On the other hand, in Modification 2 of the outer rotor type rotating electric machine 1C, as shown in FIG. 9, a sealing member 40B is used.
The sealing member 40B is different from the sealing member 40A of the first modification in that a ring-shaped reinforcing portion 46 provided with a through-hole 41 and a plurality of end portions connected to the reinforcing portion 46 and extending radially from the reinforcing portion 46 are provided. And a support portion 47. Each of the plurality of support portions 47 extends from the inside to the outside of each of the two tubular members 12a and 12b. The sealing member 40B has a sealing plate 48 that seals between two adjacent columns 47 inside each of the two cylindrical members 12a and 12b, similarly to the first modification.
The sealing member 40B is fixed to the support shaft 2 that penetrates the through hole 41. Each of the two cylindrical members 12a and 12b is fixed to a sealing member 40B, and is supported by the support shaft 2 via the sealing member 40B. The frame portion 14 has an inner peripheral surface fixed to the tip of each of the plurality of support portions 47 and is supported by the support shaft 2 via a sealing member 40B.

2つの筒部材12a,12bの各々は、実施形態3と同様に、封鎖部材40Bの厚さ方向の両面に封鎖部材40Bを挟むようにして固定されている。そして、気体誘導部10Cでは、2つの筒部材12a,12bの各々の内側が封鎖部材40Bによって封鎖されているため、筒部材12a及び筒部材12bに亘っての空気の流通が封鎖部材40Bによって遮断されている。すなわち、この変形例2においても、回転子20内の空気が空隙部3及び気体流路部5を通して循環するようになっている。そして、気体流路部5では、空気が複数の支柱部47の間を通して一端側から他端側に流れるようになっている。   As in the third embodiment, each of the two cylindrical members 12a and 12b is fixed to both sides of the sealing member 40B in the thickness direction so as to sandwich the sealing member 40B. In the gas guiding portion 10C, since the inside of each of the two tubular members 12a and 12b is closed by the closing member 40B, the flow of air between the tubular members 12a and 12b is blocked by the closing member 40B. Have been. That is, also in the second modification, the air in the rotor 20 circulates through the gap 3 and the gas flow path 5. Then, in the gas flow path 5, air flows from one end to the other end through a space between the plurality of columns 47.

この変形例2においても、実施形態3と同様の循環流38Aを得ることができる。このため、この変形例2においても、実施形態3のアウターロータ型回転電機1Cと同様に、固定子枠9Cの枠部14を経由した熱伝達により固定子15を冷却することができるとともに、冷媒流路部4の水とで熱交換されて冷却された空気により固定子15及び回転子20を冷却することができる。したがって、この変形例2においても、アウターロータ型回転電機1Cの冷却性能の向上を図ることができる。   Also in this modified example 2, a circulation flow 38A similar to that of the third embodiment can be obtained. For this reason, in the second modification as well, similarly to the outer rotor type rotating electric machine 1C of the third embodiment, the stator 15 can be cooled by heat transfer via the frame portion 14 of the stator frame 9C, and the refrigerant can be cooled. The stator 15 and the rotor 20 can be cooled by air cooled by heat exchange with the water in the flow path unit 4. Therefore, also in the second modification, the cooling performance of the outer rotor type rotating electric machine 1C can be improved.

(実施形態4)
図10に示すように、本発明の実施形態4に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Dは、実施形態1の永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Aと同様に、支持軸2と、円筒状の固定子枠9Aと、円筒状の固定子15と、回転子20とを備えている。
そして、回転電機1Dは、固定子枠9Aの軸方向の一端側及び他端側の何れか一方において固定子枠9Aに固定された仕切り板24で仕切られ、かつ気体流路部5及び空隙部3の各々に連結された連結流路部6を更に備えている。そして、アウターロータ型回転電機1Dは、循環送風機として、実施形態1の循環ファン31,32に換えて、連結流路部6内に配置された2つの循環ファン33を備えている。この実施形態2では、循環ファン33は2つ設けられているが、循環ファン33の数は2つに限定されるものではなく、1つ若しくは3つ以上であってもよい。循環ファン33は、実施形態1の自己ファン型の循環ファン31,32とは異なり、電動機の動力により羽根車が回転して回転子20内の気体を循環させる他力ファン型で構成されている。この循環ファン33は、複数の羽根が設けられた羽根車を回転させることにより気体を軸方向に送風する軸流型である。以下、この実施形態4においても、冷媒流路部4を流れる冷却媒体として水、回転子20内の気体として空気をそれぞれ用いた場合で説明するが、水や空気に限定されるものではない。
(Embodiment 4)
As shown in FIG. 10, a permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1 </ b> D according to Embodiment 4 of the present invention includes a support shaft 2 and a permanent magnet type rotating electric machine 1 </ b> A, similarly to the permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1 </ b> A of Embodiment 1. It includes a cylindrical stator frame 9A, a cylindrical stator 15 and a rotor 20.
The rotating electric machine 1 </ b> D is partitioned by a partition plate 24 fixed to the stator frame 9 </ b> A at one of one end and the other end in the axial direction of the stator frame 9 </ b> A, and the gas flow path 5 and the gap are formed. 3 is further provided with a connection channel portion 6 connected to each of them. The outer rotor type rotating electric machine 1 </ b> D includes two circulating fans 33 disposed in the connection flow path 6 instead of the circulating fans 31 and 32 of the first embodiment as circulating blowers. In the second embodiment, two circulation fans 33 are provided, but the number of circulation fans 33 is not limited to two, and may be one or three or more. The circulating fan 33 is different from the self-fan circulating fans 31 and 32 of the first embodiment in that the circulating fan 33 is configured as a low-power fan in which an impeller rotates by the power of an electric motor to circulate gas in the rotor 20. . The circulation fan 33 is of an axial flow type that blows gas in an axial direction by rotating an impeller provided with a plurality of blades. Hereinafter, in the fourth embodiment as well, a case will be described in which water is used as a cooling medium flowing through the refrigerant flow path unit 4 and air is used as a gas in the rotor 20, but the present invention is not limited to water and air.

本発明の実施形態4に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Dにおいても、実施形態1のアウターロータ型回転電機1Aと同様に、例えば風力発電機の風力によるプロペラの回転運動により回転子20が回転する。そして、電動機の動力により2つの循環ファン33の各々の羽根車が回転運動し、空隙部3及び気体流路部5を通して回転子20内の空気が循環する。
具体的には、まず、循環ファン33から噴出された空気は、連結流路部6を循環ファン33側から空隙部3の一端側に向かって流れた後、空隙部3の内部に入る。そして、空隙部3の内部に入った空気は、空隙部3の内部を空隙部3の一端側から他端側に向かって流れた後、空隙部3の他端側から空隙部3の外に出る。そして、空隙部3の他端側から出た空気は、流れ方向が反転し、気体流路部5の一端側から気体流路部5の内部に入る。そして、気体流路部5の内部に入った空気は、気体流路部5の内部を気体流路部5の一端側から他端側に向かって流れた後、気体流路部5の他端側から気体流路部5の外に出る。そして、気体流路部5の他端側から出た空気は、連結流路部6を気体流路部5の他端側から循環ファン33に向かって流れた後、循環ファン33に至る。すなわち、循環ファン33から出た空気は、連結流路部6、空隙部3、気体流路部5及び連結流路部6を経由して循環ファン33に戻る循環流38Bとなる。
ここで、固定子15の固定子コア16やコイル17で発生した熱は、固定子枠9Aの枠部14の外周面側から枠部14の肉厚部を介して冷媒流路部4内の水に伝達されるため、固定子15は冷却される。
Also in the outer rotor type rotating electric machine 1D of the permanent magnet type according to the fourth embodiment of the present invention, similarly to the outer rotor type rotating electric machine 1A of the first embodiment, for example, the rotor 20 is rotated by the rotation of the propeller by the wind power of the wind power generator. Rotates. Then, each impeller of the two circulation fans 33 rotates by the power of the electric motor, and the air in the rotor 20 circulates through the gap 3 and the gas flow path 5.
Specifically, first, the air ejected from the circulation fan 33 flows through the connection flow path portion 6 from the circulation fan 33 toward one end of the gap portion 3, and then enters the inside of the gap portion 3. Then, the air that has entered the inside of the gap 3 flows through the inside of the gap 3 from one end of the gap 3 toward the other end thereof, and then flows out of the gap 3 from the other end of the gap 3. Get out. Then, the air flowing out from the other end of the gap 3 reverses the flow direction and enters the inside of the gas flow path 5 from one end of the gas flow path 5. The air that has entered the inside of the gas passage 5 flows through the inside of the gas passage 5 from one end to the other end of the gas passage 5, and then the other end of the gas passage 5. It goes out of the gas flow path part 5 from the side. The air that has flowed out from the other end of the gas flow path 5 flows through the connection flow path 6 from the other end of the gas flow path 5 toward the circulation fan 33, and then reaches the circulation fan 33. That is, the air that has flowed out of the circulation fan 33 becomes a circulation flow 38B that returns to the circulation fan 33 via the connection flow path 6, the gap 3, the gas flow path 5, and the connection flow path 6.
Here, heat generated in the stator core 16 and the coil 17 of the stator 15 is transferred from the outer peripheral surface side of the frame portion 14 of the stator frame 9 </ b> A through the thick portion of the frame portion 14 to the inside of the refrigerant flow path portion 4. The stator 15 is cooled because it is transmitted to the water.

一方、固定子15の固定子コア16やコイル17で発生した熱は、空隙部3を流れる空気に伝達されるため、固定子15は更に冷却される。また、回転子20の永久磁石22などで発生した熱も空隙部3を流れる空気に伝達されるため、回転子20も冷却される。そして、これらの熱が伝達された空気は温度上昇を伴って空隙部3の内部を空隙部3の一端側から他端側に向かって流れた後、循環流38Bにより気体流路部5の内部を気体流路部5の一端側から他端側に向かって流れる。このとき、空隙部3の内部で温度上昇した空気は気体流路部5の内部を流れながら冷媒流路部4を流れる水とで熱交換が行われるため、空隙部3の内部で温度上昇した空気は気体流路部5の内部で冷却される。そして、気体流路部5の内部で冷却された空気は循環流38Bにより空隙部3の内部に供給され、固定子15や回転子20で発生した熱が再び伝達される。すなわち、本発明の実施形態3に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Dにおいても、固定子枠9Aの枠部14を経由した熱伝達により固定子15を冷却することができるとともに、冷媒流路部4の水とで熱交換されて冷却された空気により固定子15及び回転子20を冷却することができる。したがって、本発明の実施形態4に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Dにおいても、冷却性能の向上を図ることができる。また、アウターロータ型回転電機1Dの小型化を図ることができる。また、気体流路部5を流れる空気と冷媒流路部4を流れる水との熱交換を枠部14の内周面全体に亘って行うことができる。   On the other hand, heat generated in the stator core 16 and the coil 17 of the stator 15 is transmitted to the air flowing through the gap 3, so that the stator 15 is further cooled. In addition, heat generated by the permanent magnets 22 of the rotor 20 is also transmitted to the air flowing through the gap 3, so that the rotor 20 is also cooled. Then, the air to which the heat has been transmitted flows through the inside of the gap 3 from one end to the other end of the gap 3 with a rise in temperature, and then the inside of the gas passage 5 is circulated by the circulating flow 38B. Flows from one end to the other end of the gas flow path 5. At this time, the air whose temperature has risen inside the gap 3 exchanges heat with the water flowing through the refrigerant flow passage 4 while flowing inside the gas flow passage 5, so that the temperature rises inside the gap 3. The air is cooled inside the gas flow path 5. Then, the air cooled in the gas flow path 5 is supplied into the gap 3 by the circulation flow 38B, and the heat generated in the stator 15 and the rotor 20 is transmitted again. That is, also in the permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1D according to Embodiment 3 of the present invention, the stator 15 can be cooled by heat transfer via the frame portion 14 of the stator frame 9A, and the refrigerant flow The stator 15 and the rotor 20 can be cooled by the air cooled by heat exchange with the water in the road section 4. Therefore, also in the permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1 </ b> D according to Embodiment 4 of the present invention, the cooling performance can be improved. Further, the size of the outer rotor type rotating electric machine 1D can be reduced. Further, heat exchange between the air flowing through the gas flow path 5 and the water flowing through the refrigerant flow path 4 can be performed over the entire inner peripheral surface of the frame 14.

また、本発明の実施形態4に係る永久磁石式のアウターロータ型回転電機1Dは、電動機の動力により羽根車が回転する他力ファン型の循環ファン33を用いて循環流38Bを発生させているので、回転子20の回転数が低い場合など、自己ファン型の循環ファンでは十分な風速がでない場合に有効である。
なお、実施形態4では、循環ファン33を連結流路部6内に設けた場合について説明したが、連結通路部6内、すなわち回転子20の内側に設けることができない場合は回転子20の外に循環ファンを設け、ダクトなどを用いて回転子20内と連結するようにしてもよい。
Further, the permanent magnet type outer rotor type rotating electric machine 1 </ b> D according to the fourth embodiment of the present invention generates the circulating flow 38 </ b> B using the low-power circulating fan 33 in which the impeller rotates by the power of the electric motor. Therefore, it is effective when the self-fan type circulation fan does not have a sufficient wind speed, such as when the rotation speed of the rotor 20 is low.
In the fourth embodiment, the case where the circulation fan 33 is provided in the connection passage 6 is described. However, when the circulation fan 33 cannot be provided in the connection passage 6, that is, inside the rotor 20, the circulation fan 33 is provided outside the rotor 20. May be provided with a circulation fan and connected to the inside of the rotor 20 using a duct or the like.

また、この実施形態4においても、気体流路部5の内部に枠部14と連結されたフィンを設け、冷媒流路部を流れる水と気体流路部5を流れる空気との熱交換効率を高めるようにしてもよい。
また、この実施形態4においても、筒部材12の内側の一端側及び他端側に亘って空気が流通するように封鎖部材11に開口部を設けてもよい。この場合、封鎖部材11の開口部での空気の流動抵抗を気体流路部5での空気の流動抵抗よりも大きくすることが好ましい。
Also in the fourth embodiment, a fin connected to the frame portion 14 is provided inside the gas flow path portion 5 to improve the heat exchange efficiency between water flowing through the refrigerant flow path portion and air flowing through the gas flow path portion 5. You may make it increase.
Also, in the fourth embodiment, an opening may be provided in the closing member 11 so that air flows through one end and the other end inside the cylindrical member 12. In this case, it is preferable that the flow resistance of the air at the opening of the sealing member 11 be larger than the flow resistance of the air at the gas flow path 5.

また、上述の実施形態1〜4では、永久磁石式の回転電機について説明したが、本発明は、この永久磁石式の回転電機に限定されるものではなく、例えば回転子20の永久磁石22に換えて回線タイプのコイルを用いた回転電機に適用することができる。
以上、本発明を上記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
In the first to fourth embodiments, the permanent magnet type rotating electric machine has been described. However, the present invention is not limited to the permanent magnet type rotating electric machine. Instead, the present invention can be applied to a rotating electric machine using a line type coil.
As described above, the present invention has been specifically described based on the above embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and it is needless to say that various changes can be made without departing from the gist of the present invention.

1A,1B,1C,1D…回転電機
2…支持軸
3…空隙部
4…冷媒流路部
5…気体流路部
6…連結流路部
9A,9B,9C,9D…固定子枠
10A,10B,10C…気体誘導部
11…封鎖部材
12…筒部材
13…リブ
14…枠部
15…固定子
16…固定子コア
16a…磁気ヨーク16a
16b…ティース
16c…スロット
17…コイル
19…支持リング部材
19a…開口部
20…回転子
21…回転子コア
21a…円筒部
22b,22c…端板部
22…永久磁石
31,32,33…循環ファン
31a,32a…羽根
35…冷媒供給配管
36…冷媒帰還配管
37…圧送ポンプ
38a,38b…循環流
40,40A,40B…封鎖部材
41…貫通孔、
42…中央部、
43…突起部
44…封鎖板
45…外周リング部材
46…補強部
47…支柱部
48…封鎖板
1A, 1B, 1C, 1D: rotary electric machine 2: support shaft 3: void 4: refrigerant passage 5: gas passage 6: connecting passage 9A, 9B, 9C, 9D: stator frame 10A, 10B , 10C: gas guide 11: sealing member 12, cylindrical member 13, rib 14, frame 15, stator 16, stator core 16a, magnetic yoke 16a
16b Teeth 16c Slot 17 Coil 19 Support ring member 19a Opening 20 Rotor 21 Rotor core 21a Cylindrical part 22b, 22c End plate part 22 Permanent magnet 31, 32, 33 Circulating fan 31a, 32a ... Blade 35 ... Refrigerant supply pipe 36 ... Refrigerant return pipe 37 ... Pumping pump 38a, 38b ... Circulating flow 40, 40A, 40B ... Sealing member 41 ... Through hole,
42 ... Central part,
43 ... Projecting part 44 ... Sealing plate 45 ... Outer ring member 46 ... Reinforcing part 47 ... Post part 48 ... Sealing plate

Claims (4)

支持軸と、
前記支持軸に同軸で支持された固定子枠と、
前記固定子枠の外周面に固定された固定子と、
前記固定子の外周面と空隙部を介して対向し、かつ前記固定子を囲むようにして前記支持軸に同軸で回転自在に支持された回転子と、
前記固定子枠に前記固定子よりも内側に位置して設けられ、かつ冷却媒体が流れる冷媒流路部と、
前記固定子枠に前記冷媒流路部よりも内側に位置して設けられ、かつ前記回転子内の気体が前記支持軸の軸方向に流れる気体流路部と、
前記空隙部及び前記気体流路部を通して前記気体を循環させる循環送風機と、
を備え
前記固定子枠は、外側に前記固定子が設けられ、かつ内部に前記冷媒流路部が設けられた枠部と、前記枠部の内側に設けられ、かつ前記気体が前記枠部の内周面に沿って流れるように誘導する気体誘導部とを有し、
前記気体流路部は、前記枠部と前記気体誘導部との間に形成されていることを特徴とするアウターロータ型回転電機。
A support shaft,
A stator frame coaxially supported by the support shaft,
A stator fixed to the outer peripheral surface of the stator frame,
A rotor opposed to the outer peripheral surface of the stator via a gap, and supported rotatably coaxially with the support shaft so as to surround the stator,
A refrigerant flow path portion provided on the stator frame at a position inner than the stator, and through which a cooling medium flows,
A gas flow passage portion provided in the stator frame so as to be located inside the refrigerant flow passage portion, and gas in the rotor flows in the axial direction of the support shaft;
A circulation blower that circulates the gas through the gap and the gas flow path,
Equipped with a,
The stator frame is provided with the stator provided on the outside and the coolant flow path portion provided therein, and provided on the inside of the frame portion, and the gas is provided on an inner periphery of the frame portion. Having a gas guiding portion for guiding to flow along the surface,
The outer rotor type rotating electric machine, wherein the gas flow path is formed between the frame and the gas guide .
前記循環送風機を2つ備え、一方の循環送風機は、前記空隙部から前記気体流路部に前記気体を循環させるように前記固定子枠の軸方向の一端側に配置され、他方の循環送風機は、前記気体流路部から前記空隙部に前記気体を循環させるように前記固定子枠の軸方向の他端側に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のアウターロータ型回転電機。   Two circulating blowers are provided, and one circulating blower is arranged at one axial end of the stator frame so as to circulate the gas from the gap to the gas flow path, and the other circulating blower is 2. The outer rotor type rotating electric machine according to claim 1, wherein the stator is disposed on the other end side in the axial direction of the stator frame so as to circulate the gas from the gas flow path to the gap. 3. . 前記固定子枠の軸方向の一端側及び他端側の何れか一方において前記固定子枠に固定された仕切り板で仕切られ、かつ前記気体流路部及び前記空隙部の各々に連結された連結流路部を更に備え、
前記循環送風機は、前記連結流路部内に配置されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアウターロータ型回転電機。
One of the one end and the other end in the axial direction of the stator frame is partitioned by a partition plate fixed to the stator frame, and is connected to each of the gas flow path portion and the void portion. Further comprising a channel section,
3. The outer rotor type rotating electric machine according to claim 1, wherein the circulating blower is disposed in the connection flow path portion. 4.
前記回転子は、回転子コアと、前記回転子コアの内周面に円周方向に配置された複数の永久磁石とを有することを特徴とする請求項1から請求項3の何れか1項に記載のアウターロータ型回転電機。 The rotor includes a rotor core, any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a plurality of permanent magnets on the inner peripheral surface disposed in the circumferential direction of the rotor core An outer rotor type rotating electric machine according to item 1.
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