CN103023162A

CN103023162A - 旋转电机

Info

Publication number: CN103023162A
Application number: CN2012103527351A
Authority: CN
Inventors: 藤川贵阳; 坪井雄一; 槌本英伸
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2011-09-20
Filing date: 2012-09-19
Publication date: 2013-04-03
Also published as: JP2013066341A

Abstract

一种旋转电机，其能高效地对旋转电机的定子铁心等进行冷却。旋转电机具有转子(20)、定子铁心(30)及围住定子铁心(30)的定子框(40)。形成有多个通过使固定用通孔(36)在轴向上连通而形成的固定用轴向通孔(39)，形成有轴向贯穿的空心部的空心螺栓(70)被配置成贯穿固定用轴向通孔(39)，空心螺栓(70)按压层叠的各钢板，空气能在空心部内沿轴向流通。

Description

旋转电机

技术领域

本发明涉及一种具有定子铁心的旋转电机。

背景技术

很多的旋转电机具有转子、从半径方向外侧围住该转子的定子铁心以及对该定子铁心进行收容的定子框。

在转子及定子上形成有用于对它们进行冷却的通风路(例如专利文献1)。例如当在定子铁心内设置通风路时，相应地，定子铁心会大型化。在定子铁心的铁心长度较长时，若仅是从转子与定子之间的空隙散热和从铁心外周面散热，则有时很难对定子铁心进行冷却。

专利文献1：日本专利特开2011－142735号公报

若是铁心长度较长的定子铁心，则有时很难从形成于轴向规定位置的空隙向管道板内的半径方向通风路流动足够用于冷却的空气量。此时，定子铁心的冷却效果会因轴向位置的不同而有所不同。另外，在设置上述管道板时，铁心长度变长，有时旋转电机的设计上的自由度也会降低。

发明内容

本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于高效地对定子铁心等进行冷却。

为了实现上述目的，本发明的旋转电机具有：转子，该转子绕规定的轴自由旋转；定子铁心，该定子铁心在轴向上层叠有多个钢板，这些钢板分别形成有贯穿中心的中央通孔，且在比该中央通孔靠半径方向外侧的部位沿周向彼此空开间隔地形成有多个固定用通孔，使层叠的各所述钢板各自的所述固定用通孔在轴向上连通而形成多个固定用轴向通孔，所述转子被配置成在所述中央通孔内贯穿；以及定子框，该定子框构成为从半径方向外侧围住所述定子铁心，其特征在于，形成有轴向贯穿的空心部的空心杆件被配置成贯穿至少一个所述固定用轴向通孔，该空心杆件从轴向上的两个外侧对层叠的各所述钢板进行按压，空气能在所述空心部内沿轴向流通。

另外，本发明的旋转电机具有：转子，该转子绕规定的轴自由旋转；定子铁心，该定子铁心从半径方向外侧围住所述转子；以及定子框，该定子框构成为从半径方向外侧围住所述定子铁心，其特征在于，所述定子铁心具有：钢板组，该钢板组在轴向上层叠有多个钢板，这些钢板分别形成有贯穿中心的中央通孔，且在比该中央通孔靠半径方向外侧的部位沿周向彼此空开间隔地形成有多个第一固定用通孔；以及管道板，该管道板形成有贯穿中心的中央通孔，且在比该中央通孔靠半径方向外侧的部位沿周向彼此空开间隔地形成有多个第二固定用通孔，该管道板配置在轴向相邻的所述钢板组之间，且形成有能使空气沿半径方向流通的半径方向通风路，以所述第一固定用通孔与所述第二固定用通孔在轴向上连通的方式，将所述钢板组及所述管道板在轴向上配置，形成有轴向贯穿的空心部的空心杆件被配置成贯穿至少一个在所述轴向上连通的所述第一固定用通孔及所述第二固定用通孔，该空心杆件从轴向上的两个外侧对所述钢板组及所述管道板进行按压，空气能在所述空心部内沿轴向流通。

根据本发明，能高效地对定子铁心等进行冷却。

附图说明

图1是本发明第一实施方式的旋转电机的示意局部主剖视图，其表示旋转中心的上侧半个部分。

图2是图1的定子铁心的局部侧视图。

图3是图1的空心螺栓的省略了一部分的示意主视图。

图4是本发明第二实施方式的旋转电机的定子铁心的局部侧剖视图。

图5是本发明第三实施方式的旋转电机的定子铁心的局部侧剖视图。

图6是本发明第四实施方式的旋转电机的示意局部主剖视图，其表示旋转中心的上侧半个部分。

图7是本发明第五实施方式的旋转电机的示意局部主剖视图，其表示旋转中心的上侧半个部分。

(符号说明)

1旋转中心轴

10轴构件

20转子

21a圆环构件

21b支承构件

22底座

23永磁体

30定子铁心

31钢板组

33钢板

34内侧槽

34a中央通孔

35外侧槽

36固定用通孔

37定子绕组

38管道板(duct plate)

39固定用轴向通孔

40定子框

61轴向通风路

61a第一通风路

61b第二通风路

62半径方向通风路

63空隙

70空心螺栓

75螺母

78实心螺栓

81圆环状配管

82外侧配管部

83吸气风扇装置

84排气用配管

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的旋转电机的实施方式进行说明。

(第一实施方式)

使用图1～图3对第一实施方式进行说明。图1是本实施方式的旋转电机的示意局部主剖视图，其表示旋转中心的上侧半个部分。图2是图1的定子铁心30的局部侧视图。在图2中，省略了定子绕组37，A部分表示为了说明固定用通孔36等而省略了空心螺栓70的状态。图3是图1的空心螺栓70的省略了一部分的示意主视图。

首先，对本实施方式的旋转电机的结构进行说明。

旋转电机具有绕旋转中心轴1旋转的转子20、供该转子20安装的轴构件10、定子铁心30及对这些构件进行收容的定子框40(图1)。

轴构件10被未图示的轴承支承成能旋转，并同轴地绕旋转中心轴1旋转。

转子20整体呈圆环状，并围住轴构件10。定子铁心30为圆环状，在转子20的半径方向外侧隔着规定的半径方向间隔(空隙63)而从半径方向外侧围住转子20。

以下对转子20及定子铁心30各自的结构等进行说明。首先，对转子20进行说明。

转子20具有圆环构件21a、多个支承构件21b、多个底座22及多个永磁体23。

支承构件21b在轴构件10的四个轴向位置上分别固定有多个，并能与轴构件10一起旋转。固定在各轴向位置上的支承构件21b从各自的轴向位置呈放射状延伸至圆环构件21a的内周面，并对圆环构件21a进行支承。

圆环构件21a是受到支承构件21b支承而能自由旋转，并从半径方向外侧围住轴构件10的圆环状构件。在圆环构件21a的外周面上，沿周向排列有多个底座22。

各底座22是由轴向较长的长方形形成的板状构件，其在半径方向外侧形成有座面。永磁体23通过粘接等而安装在各座面上。

接着，对定子铁心30进行说明。

如上所述，定子铁心30是以从半径方向外侧围住转子20的方式构成而整体呈圆环状的构件。定子铁心30的内周面以与转子20的外周面(半径方向外侧)隔着规定的半径方向间隔(空隙63)的方式配置。上述空隙63是后述的轴向通风路61中的一个。上述定子铁心30是将多个钢板33层叠，并将这些钢板33利用空心螺栓(空心杆件)70固定而构成的。

这些钢板33分别形成有贯穿中心的中央通孔34a，并在比该中央通孔34a靠半径方向外侧的部位沿周向彼此空开间隔地形成有多个固定用通孔36。转子20被配置成贯穿上述孔。在层叠各钢板33时，使多个固定用通孔36分别在轴向上连通而形成固定用轴向通孔39。即，在层叠钢板33时，形成有多个在周向上彼此空开间隔的固定用轴向通孔39。

此外，在各钢板33的半径方向内侧形成有内侧槽34。在周向上互相等间隔地形成有多个内侧槽34。在对钢板33进行层叠时，形成于各钢板33上的内侧槽34在轴向上连通。在连通的内侧槽34中，卷绕定子绕组37。

空心螺栓70形成有在轴向上贯穿的空心部(图3)。该空心部形成后述的轴向通风路61。空心螺栓70被配置成分别贯穿所有的固定用轴向通孔39，并与螺母75一起从轴向上的两个外侧将层叠的钢板33在轴向上旋紧、固定。

在该空心螺栓70内的空心部分形成有空气能流通的轴向通风路61。在该轴向通风路61中，空气从图1的右侧向左侧(沿图1中的箭头X1)流通。

定子框40以从半径方向外侧围住定子铁心30的方式构成。在定子框40的外周面上安装有多个轴向较长的翅片(未图示)。这些翅片在周向上彼此空开间隔地安装。

虽未详细图示，但上述定子框40固定着轴承。另外，定子框40形成有排气口(未图示)，该排气口将从规定的吸气口(未图示)吸入的空气排出。若是冷却用空气的流动，则也可在定子框40内设置风扇等。

在本实施方式的旋转电机中，在固定层叠的钢板33时，使用空心螺栓70。由于在该空心螺栓70内形成有轴向通风路61，因此，不需在层叠规定块数的钢板33而形成的钢板组之间设置隔板(管道板)等，就能对定子铁心30进行冷却。另外，由于空心螺栓70的刚性比相同质量的实心螺栓的刚性高，因此，定子铁心30的刚性也得以提高。

从上面的说明可知，采用本实施方式的话，能高效地进行定子铁心30运转时的冷却，且能提高定子铁心30的刚性。

(第二实施方式)

使用图4对第二实施方式进行说明。图4是本实施方式的旋转电机的定子铁心30的局部侧剖视图。另外，本实施方式是第一实施方式(图1～图3)的变形例，对于与第一实施方式相同或相似的部分标注相同的符号，省略其重复说明。另外，本实施方式的旋转电机的整体结构与在第一实施方式中说明的图1相同。

本实施方式的定子铁心30具有空心螺栓70、内部为实心的实心杆件即实心螺栓78。

在该例子中，实心螺栓78及空心螺栓70在周向上交替地插入各固定用轴向通孔39中。该例子能适用于比较小型的、发热量较少的旋转电机。

(第三实施方式)

使用图5对第三实施方式进行说明。图5是本实施方式的旋转电机的定子铁心30的局部侧剖视图。另外，本实施方式是第一实施方式(图1～图3)的变形例，对于与第一实施方式相同或相似的部分标注相同的符号，省略其重复说明。

在本实施方式的钢板33上形成有多个外侧槽35。这些外侧槽35在周向上互相等间隔地形成。在对钢板33进行层叠来构成定子铁心30时，形成于各钢板33上的外侧槽35在轴向上连通。并且，连通的外侧槽35形成冷却空气的流路(轴向通风路61)。该外侧槽35的半径方向外侧的开口被定子框40的内侧堵塞。

即，本实施方式的定子铁心30形成有：在第一实施方式中说明的空心螺栓70内的轴向通风路(第一通风路61a)；以及由各外侧槽35连通而构成的轴向通风路(第二通风路61b)。

从上面的说明可知，采用本实施方式的话，与第一实施方式相比增加了通风路的数量，从而能高效地进行定子铁心30运转时的冷却。

(第四实施方式)

使用图6对第四实施方式进行说明。图6是本实施方式的旋转电机的示意局部主剖视图，其表示旋转中心的上侧半个部分。另外，在图6中，吸气风扇装置83等假想地用双点划线表示。

本实施方式是第三实施方式(图5)的变形例，对于与第三实施方式相同或相似的部分标注相同的符号，省略其重复说明。

另外，省略了第二通风路61b的具体结构，将在第二通风路61b内流动的空气的方向用箭头X2表示。

本实施方式的旋转电机将下述两个系统构成为互相独立的系统：包含在第三实施方式中说明的空心螺栓70内的第一通风路61a在内的系统；以及包含由外侧槽35形成的第二通风路61b在内的系统。该旋转电机除了已经在第二实施方式中说明的结构以外，还具有两个圆环状配管81、外侧配管部82、吸气风扇装置83、排气用配管84。

各圆环状配管81被配置成从半径方向外侧围住旋转中心轴，并与第一通风路61a连通。另外，图6中的左侧圆环状配管81与外侧配管部82连通。吸气风扇装置83安装于外侧配管部82，从外部取入空气，并使空气在第一通风路61a内从图中的左侧向右侧(沿图6的箭头X3方向)流通。

在第二通风路61b内流动的空气从图6中的右侧排气用配管84朝旋转电机的外侧排出。

如在第三实施方式中说明的那样，当空气分别在第一通风路61a及第二通风路61b中向轴向上的一个方向流动时，定子铁心30的轴向下游侧(图6中的左侧)的冷却效果降低。这是由于：在轴向上游进行热交换后，温度变得比较高的空气在下游流动。

与此相对，采用本实施方式的话，构成为使各通风路各自的系统相互独立，并使空气的流通方向在轴向上互相相反。采用该构成的话，即使在第二通风路61b的下游侧(图6中的左侧)流动的空气的温度比上游侧(图6中的右侧)高，由于在第一通风路61a内流动着刚取入外部气体之后的空气，因此，也能高效地对第二通风路61b的下游侧(图6中的左侧)进行冷却。

(第五实施方式)

使用图7对第五实施方式进行说明。图7是本实施方式的旋转电机的示意局部主剖视图，其表示旋转中心的上侧半个部分。另外，本实施方式是第一实施方式(图1～图3)的变形例，对于与第一实施方式相同或相似的部分标注相同的符号，省略其重复说明。

本实施方式的定子铁心30具有六个钢板组31、五个管道板38。虽未详细图示，但钢板组31在轴向上层叠有多个钢板33。

虽未详细图示，但管道板38形成有贯穿中心的中央通孔，并在比该中央通孔靠半径方向外侧的部位沿周向彼此空开间隔地形成有多个固定用通孔36。转子20被配置成贯穿上述孔。

开孔圆板状的管道板38在至少一个开孔圆板面上安装有多个杆件。这些杆件呈放射状安装。在各杆件之间形成冷却空气的流路(半径方向通风路62)。虽未详细图示，但这些半径方向通风路62构成为从半径方向外侧向外侧排气。

管道板38分别配置于在轴向上排列的钢板组31之间。即，钢板组31与管道板38在轴向上交替排列。

管道板38的各固定用通孔形成为与钢板33的各固定用通孔的周向位置互相对齐。周向位置相同的固定用通孔形成在轴向上贯穿的固定用轴向通孔39。即，在将钢板组31及管道板38在轴向上排列后，从轴向外侧观察时，这些固定用轴向通孔39在周向上彼此空开间隔地形成有多个。在这些固定用轴向通孔39中分别插入空心螺栓70。

从上面的说明可知，采用本实施方式的话，由于在第一实施方式的定子铁心30上形成有半径方向通风路62，因此，用于冷却定子铁心30的通风路进一步增多，能高效地对定子铁心30进行冷却。

(其它实施方式)

上述实施方式的说明仅是用于说明本发明的例示，并不对权利要求书记载的发明加以限定。此外，本发明的各部分结构不局限于上述实施方式，其能在权利要求书记载的技术范围内进行各种变形。

此外，在上述实施方式中，轴构件被轴承支承成能旋转，但不局限于此。例如，也可以将轴构件固定，在该轴构件上安装轴承，并在该轴承的外周上固定支承构件21b。此时，也可将旋转中心作为通风路使用。此时的轴承构成为：与轴构件接触的一侧被固定，半径方向外侧(外周面)旋转。

Claims

1.一种旋转电机，具有：

转子，该转子绕规定的轴自由旋转；

定子铁心，该定子铁心在轴向上层叠有多个钢板，这些钢板分别形成有贯穿中心的中央通孔，且在比该中央通孔靠半径方向外侧的部位沿周向彼此空开间隔地形成有多个固定用通孔，使层叠的各所述钢板各自的所述固定用通孔在轴向上连通而形成多个固定用轴向通孔，所述转子被配置成在所述中央通孔内贯穿；以及

定子框，该定子框构成为从半径方向外侧围住所述定子铁心，

其特征在于，

形成有轴向贯穿的空心部的空心杆件被配置成贯穿至少一个所述固定用轴向通孔，该空心杆件从轴向上的两个外侧对层叠的各所述钢板进行按压，空气能在所述空心部内沿轴向流通。

2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

所述钢板沿周向彼此空开间隔地形成有多个外侧槽，

层叠的所述钢板构成为：各所述钢板的所述外侧槽在轴向上连通而形成通风路。

3.如权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述旋转电机具有能插入多个所述固定用轴向通孔内的实心杆件，

利用所述实心杆件能从轴向上的两个外侧将所述定子铁心固定，

所述实心杆件和所述空心杆件在周向上交替地插入各所述固定用轴向通孔中。

4.如权利要求2所述的旋转电机，其特征在于，

由所述外侧槽连通而构成的所述通风路内的空气向轴向上的一个方向流动，所述空心杆件的所述空心部内的空气向与所述轴向上的一个方向相反的轴向上的另一个方向流动。

5.一种旋转电机，具有：

转子，该转子绕规定的轴自由旋转；

定子铁心，该定子铁心从半径方向外侧围住所述转子；以及

其特征在于，

所述定子铁心具有：

钢板组，该钢板组在轴向上层叠有多个钢板，这些钢板分别形成有贯穿中心的中央通孔，且在比该中央通孔靠半径方向外侧的部位沿周向彼此空开间隔地形成有多个第一固定用通孔；以及

管道板，该管道板形成有贯穿中心的中央通孔，且在比该中央通孔靠半径方向外侧的部位沿周向彼此空开间隔地形成有多个第二固定用通孔，该管道板配置在轴向相邻的所述钢板组之间，且形成有能使空气沿半径方向流通的半径方向通风路，

以所述第一固定用通孔与所述第二固定用通孔在轴向上连通的方式，将所述钢板组及所述管道板在轴向上配置，

形成有轴向贯穿的空心部的空心杆件被配置成贯穿至少一个在所述轴向上连通的所述第一固定用通孔及所述第二固定用通孔，该空心杆件从轴向上的两个外侧对所述钢板组及所述管道板进行按压，空气能在所述空心部内沿轴向流通。