本申請以2016年3月4日提出了申請的日本國專利申請2016－042120號為基礎(chǔ)，從該申請享受優(yōu)先的利益。本申請通過參考該申請而包含該申請的內(nèi)容的全部。

本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

背景技術(shù)：

一般而言，發(fā)電機(jī)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)具有容納于殼體的定子和轉(zhuǎn)子。在這樣的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，需要將定子、轉(zhuǎn)子高效地冷卻。因此，提出了使用在殼體的內(nèi)部所設(shè)置的攪拌葉片進(jìn)行冷卻的方法、使用在定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯的通風(fēng)管道中流動的空氣進(jìn)行冷卻的方法等。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009－6587號公報(bào)

為了提高旋轉(zhuǎn)電機(jī)的性能，將高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子有效地冷卻是重要的課題。一般而言，在大型的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中將已被冷卻的空氣作為冷媒。該冷媒從旋轉(zhuǎn)電機(jī)的單端或兩端被壓入。該冷媒在定子與轉(zhuǎn)子之間的間隙或設(shè)置于層壓鐵芯的通風(fēng)管道通過后，返回到設(shè)置于機(jī)內(nèi)的熱交換器或者向外部排出。然而，由于轉(zhuǎn)子的部件成本、強(qiáng)度的問題，存在轉(zhuǎn)子中不設(shè)置管道的情況。在該情況下，將轉(zhuǎn)子冷卻的冷媒僅通過轉(zhuǎn)子表面。尤其在從兩側(cè)壓入冷媒的情況下，冷媒的溫度可能會隨著趨向旋轉(zhuǎn)電機(jī)中心部而上升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的課題在于，解決充分確保轉(zhuǎn)子的部件強(qiáng)度并且將轉(zhuǎn)子有效地冷卻的情況。

本發(fā)明的一個實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，具有：密閉構(gòu)造的殼體；旋轉(zhuǎn)軸，經(jīng)由軸承旋轉(zhuǎn)自如地支承于所述殼體；轉(zhuǎn)子，固定于所述旋轉(zhuǎn)軸的外周面，與所述旋轉(zhuǎn)軸一起旋轉(zhuǎn)；及定子，與所述轉(zhuǎn)子對置地固定于所述殼體，所述轉(zhuǎn)子具有：多個轉(zhuǎn)子鐵芯，通過形成有供所述旋轉(zhuǎn)軸插入的開口的金屬板在所述旋轉(zhuǎn)軸的軸向上層壓而形成；及通風(fēng)部件，設(shè)置有在與所述旋轉(zhuǎn)軸正交的方向上貫通的多個第1通風(fēng)管道，并配置在相鄰的2個所述轉(zhuǎn)子鐵芯之間。

根據(jù)上述構(gòu)成，能夠充分確保轉(zhuǎn)子的部件強(qiáng)度，并且能夠?qū)⑥D(zhuǎn)子有效地冷卻。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造的剖視圖。

圖2是圖1所示的通風(fēng)部件的立體圖。

圖3是圖2的虛線區(qū)域中的齒部的主視圖。

圖4是表示圖2的虛線區(qū)域中的齒部的構(gòu)造的透視俯視圖。

圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的通風(fēng)部件的齒部與平衡錘的連接構(gòu)造的透視俯視圖。

圖6是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造的剖視圖。

符號說明

10…旋轉(zhuǎn)電機(jī)

11…殼體

12…旋轉(zhuǎn)軸

121…通風(fēng)槽

122…攪拌葉片

13…軸承

14…轉(zhuǎn)子

141…轉(zhuǎn)子鐵芯

142…通風(fēng)部件

142a…轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道(第1通風(fēng)管道)

142b…突出部

142c…凹部

142d…內(nèi)螺紋孔部

143…轉(zhuǎn)子導(dǎo)條

144…短路環(huán)

15…定子

151…定子鐵芯

152…定子繞組

153…線圈端部

154…定子內(nèi)通風(fēng)管道(第2通風(fēng)管道)

16…平衡錘

161…外螺紋部

17…冷卻翅片

18…攪拌葉片

具體實(shí)施方式

以下，對于本發(fā)明的實(shí)施方式，參照附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明。

＜第1實(shí)施方式＞

圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的內(nèi)部構(gòu)造的剖視圖。如圖1所示，旋轉(zhuǎn)電機(jī)10為，旋轉(zhuǎn)軸12經(jīng)由軸承13旋轉(zhuǎn)自如地支承于密閉構(gòu)造的殼體11內(nèi)。

旋轉(zhuǎn)軸12在軸外周面具有在軸向上從轉(zhuǎn)子14的外側(cè)一直延伸到與后述的轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a對置的位置的通風(fēng)槽121。另外，在本實(shí)施方式中，通風(fēng)槽121在軸外周面以60°的螺旋角(pitchangle)的間隔形成在6個位置，但通風(fēng)槽121的數(shù)量、間隔、槽的寬度能夠考慮旋轉(zhuǎn)軸12的強(qiáng)度、通風(fēng)效率而適當(dāng)變更。

轉(zhuǎn)子14與旋轉(zhuǎn)軸12同心地固定于旋轉(zhuǎn)軸12的外周面，與旋轉(zhuǎn)軸12一起旋轉(zhuǎn)。另外，轉(zhuǎn)子14具有轉(zhuǎn)子鐵芯141、通風(fēng)部件142、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(rotorbar)143及短路環(huán)144。

轉(zhuǎn)子鐵芯141為，通過形成有供旋轉(zhuǎn)軸12插入的開口的金屬板在旋轉(zhuǎn)軸12的軸向上層壓從而整體形成為中空圓柱狀。通風(fēng)部件142是被配置為夾在相鄰的2個轉(zhuǎn)子鐵芯141之間的環(huán)狀的部件，在中空部分插通有旋轉(zhuǎn)軸12。在該通風(fēng)部件142的內(nèi)部，設(shè)置有在旋轉(zhuǎn)軸12的徑向上將轉(zhuǎn)子14的內(nèi)周面?zhèn)扰c外周面?zhèn)冗B通的多個轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a。

圖2是圖1所示的通風(fēng)部件142的立體圖。圖3是圖2的虛線區(qū)域a中的突出部142b的主視圖。圖4是表示同區(qū)域a中的突出部142b的內(nèi)部構(gòu)造的透視俯視圖。如圖2所示，通風(fēng)部件142具有以規(guī)定的螺旋角θ設(shè)置并向與旋轉(zhuǎn)軸12正交的方向(徑向)突出的多個突出部142b。另外，轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a的截面形狀不限于圓形，突出部142b的截面形狀不限于矩形。

另外，如圖3及圖4所示，多個轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a形成為，將多個突出部142b的端面?zhèn)?即，通風(fēng)部件142的外周面?zhèn)?與通風(fēng)部件142的內(nèi)周面?zhèn)冗B通。轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a，以點(diǎn)o為中心以螺旋角θ設(shè)置，并從通風(fēng)部件142的內(nèi)周面朝向外周面分別伸出。并且，在多個突出部142b之間，形成有與后述的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條143分別嵌合的多個凹部142c。

轉(zhuǎn)子導(dǎo)條143是通過銅合金等導(dǎo)電性材料形成的棒狀的部件，通過與多個凹部142c分別嵌合而被固定。另外，各轉(zhuǎn)子導(dǎo)條143的軸向端部從轉(zhuǎn)子鐵芯141的軸向端部向軸向外側(cè)突出。

短路環(huán)144是通過導(dǎo)電性材料形成的環(huán)狀的部件，分別配置在轉(zhuǎn)子14的軸向兩側(cè)。短路環(huán)144將從轉(zhuǎn)子鐵芯141的軸向端部突出的各轉(zhuǎn)子導(dǎo)條143電連接。

定子15具有與旋轉(zhuǎn)軸12同心形成的環(huán)狀的定子鐵芯151及卷繞于該定子鐵芯151的周圍的定子繞組152。定子15以在內(nèi)周面?zhèn)扰c轉(zhuǎn)子14對置的方式，外周面?zhèn)缺还潭ㄓ跉んw11的上方及下方的內(nèi)壁面。定子繞組152的端部即線圈端部153從定子鐵芯151的兩端部向軸向外側(cè)突出。

并且，定子15在沿軸向與轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a(第1通風(fēng)管道)對置的位置，具有以與轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a的寬度對應(yīng)的寬度沿徑向形成的、將定子15的內(nèi)周面?zhèn)扰c外周面?zhèn)冗B通的定子內(nèi)通風(fēng)管道154(第2通風(fēng)管道)。

另外，如圖1所示，在殼體11的上部區(qū)域z2及下部區(qū)域z3，設(shè)置有將在殼體11內(nèi)循環(huán)的空氣冷卻的冷卻翅片17及對殼體11內(nèi)的空氣進(jìn)行攪拌的攪拌葉片18。

以下，對如上所述那樣構(gòu)成的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的動作進(jìn)行說明。

旋轉(zhuǎn)電機(jī)10驅(qū)動時(shí)，轉(zhuǎn)子14與旋轉(zhuǎn)軸12一起旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，在殼體11的上部及下部的區(qū)域內(nèi)所設(shè)置的攪拌葉片18也旋轉(zhuǎn)，攪拌殼體11內(nèi)的空氣。如在圖1中用單點(diǎn)劃線箭頭表示那樣，通過配置于上部區(qū)域z2的攪拌葉片18攪拌后的空氣，向中央?yún)^(qū)域z1流入。流入的空氣經(jīng)由定子繞組152的線圈端部153的周圍，從而一邊將定子15冷卻一邊下降，并沿旋轉(zhuǎn)軸12方向被引導(dǎo)。同樣地，通過配置于下部區(qū)域z3的攪拌葉片18攪拌后的空氣，向中央?yún)^(qū)域z1流入，并經(jīng)由線圈端部153的周圍，從而一邊將定子15冷卻一邊上升，并沿旋轉(zhuǎn)軸12方向被引導(dǎo)。

接下來，沿旋轉(zhuǎn)軸12方向被引導(dǎo)的空氣，在旋轉(zhuǎn)軸12的通風(fēng)槽121中沿軸向流動，一直被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a的入口。

接下來，一直被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a的入口的空氣，在轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a中通過，經(jīng)由通風(fēng)部件142將轉(zhuǎn)子鐵芯141冷卻同時(shí)一直被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a的出口。

接下來，一直被引導(dǎo)到轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a的出口的空氣，向轉(zhuǎn)子14與定子15的間隙方向或與轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a對置配置的定子內(nèi)通風(fēng)管道154的入口方向被引導(dǎo)。被引導(dǎo)到間隙方向的空氣，從表面將轉(zhuǎn)子14及定子15冷卻，同時(shí)被向旋轉(zhuǎn)軸12的兩端方向引導(dǎo)，與循環(huán)的空氣合流。另一方面，被引導(dǎo)到定子內(nèi)通風(fēng)管道154的入口的空氣，在定子內(nèi)通風(fēng)管道154中通過，并從管道的出口分別被向上部區(qū)域z2及下部區(qū)域z3引導(dǎo)。

接下來，從定子內(nèi)通風(fēng)管道154的出口分別被引導(dǎo)到上部區(qū)域z2及下部區(qū)域z3的空氣，被配置于各區(qū)域的冷卻翅片17冷卻，沿?cái)嚢枞~片18的方向移動，并再次被攪拌。

這樣，通過本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，發(fā)揮如下的效果。

(1)在旋轉(zhuǎn)電機(jī)10驅(qū)動時(shí)，殼體11內(nèi)的空氣在通風(fēng)部件142(轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a)的內(nèi)部流動，因此能夠從內(nèi)部將轉(zhuǎn)子14冷卻。

(2)通風(fēng)部件142，是與轉(zhuǎn)子鐵芯141分體的部件，轉(zhuǎn)子鐵芯141本身是無管道的構(gòu)造。因此，與在轉(zhuǎn)子鐵芯141內(nèi)形成管道的情況不同，能夠避免轉(zhuǎn)子14的強(qiáng)度降低。

(3)在旋轉(zhuǎn)軸12的外周面設(shè)置通風(fēng)槽121，并且，在定子15的中央部對置配置有與轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a相同程度的寬度的定子內(nèi)通風(fēng)管道154。通過這樣的構(gòu)成，能夠在殼體11內(nèi)形成循環(huán)流，而將轉(zhuǎn)子14等構(gòu)成部件有效地冷卻。

(4)不需要在轉(zhuǎn)子鐵芯141本身中設(shè)置多個管道，因此能夠縮短鐵芯長度，能夠削減制造成本。

(5)由于是僅僅在2個轉(zhuǎn)子鐵芯141之間增加通風(fēng)部件142就能夠安裝的構(gòu)造，因此并不進(jìn)行大幅度的設(shè)計(jì)變更，就能夠容易地安裝。

＜第2實(shí)施方式＞

接下來，對本發(fā)明的第2實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10進(jìn)行說明。另外，與上述第1實(shí)施方式中的符號共通的符號表示共通的對象，因此省略說明，對于與第1實(shí)施方式不同的點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)地說明。

圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式中的突出部142b與平衡錘16的連接構(gòu)造的透視俯視圖。如該圖所示，轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a在外周方向的端部附近具有內(nèi)螺紋孔部142d。在本實(shí)施方式中，設(shè)為內(nèi)螺紋孔部142d形成于多個突出部142b的全部，但也可以僅形成于一部分。

另外，本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，具備在一端形成有外螺紋部161的平衡錘16。平衡錘16的外螺紋部161以能夠與轉(zhuǎn)子內(nèi)通風(fēng)管道142a的內(nèi)螺紋孔部142d螺合的尺寸·形狀形成。平衡錘16的數(shù)量只要是內(nèi)螺紋孔部142d的數(shù)量以下即可，也可以改變各個的重量。在圖5中平衡錘16具有六角部，但也可以不具備六角部。

這樣，通過本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，除了上述第1實(shí)施方式的效果以外，通過將平衡錘16的外螺紋部161與多個突出部142b的內(nèi)螺紋孔部142d的任一個螺合，產(chǎn)生能夠?qū)D(zhuǎn)子14整體的重心位置進(jìn)行微調(diào)整這一新的效果。

＜第3實(shí)施方式＞

接下來，對本發(fā)明的第3實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10進(jìn)行說明。另外，與上述第1實(shí)施方式中的符號共通的符號表示共通的對象，因此省略說明，對與第1實(shí)施方式不同的點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)地說明。

圖6是表示本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10的內(nèi)部構(gòu)造的剖視圖。如該圖所示，本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，與第1實(shí)施方式的不同點(diǎn)在于，還具備在旋轉(zhuǎn)軸12的軸外周面被固定在比轉(zhuǎn)子14更靠外側(cè)，并伴隨著旋轉(zhuǎn)軸12的旋轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)子14的中心方向送風(fēng)的攪拌葉片122。

這樣，通過本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，攪拌葉片122將殼體11內(nèi)的空氣向旋轉(zhuǎn)軸12的通風(fēng)槽121中引導(dǎo)，因此能夠促進(jìn)空氣的循環(huán)，能夠進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)子14的冷卻效率。另外，通過設(shè)置攪拌葉片122，即使在上部區(qū)域z2及下部區(qū)域z3不設(shè)置攪拌葉片18，也能夠在殼體11內(nèi)使空氣循環(huán)。

＜變形例＞

在上述的各實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子鐵芯141的個數(shù)是2個，通風(fēng)部件142在2個轉(zhuǎn)子鐵芯141之間僅配置有1個。但是，轉(zhuǎn)子鐵芯141的個數(shù)也可以不必須是2個。通風(fēng)部件142的個數(shù)也是同樣的。即，也可以是，設(shè)置3個以上轉(zhuǎn)子鐵芯141，使多個通風(fēng)部件142互相分離地配置在不同的鐵芯間。通過在轉(zhuǎn)子14的內(nèi)部設(shè)置多個(至少2個)通風(fēng)部件142，能夠進(jìn)一步提高冷卻效率。

另外，上述實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)10，是不具有永久磁鐵的方式的電動機(jī)，但說到底是作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)的一個例子來表示的，在具有永久磁鐵的方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中也能夠應(yīng)用通風(fēng)部件142。

以上，對本發(fā)明的幾個實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但這些實(shí)施方式是作為例子提示的，意圖不是限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式，能夠以其他的各種各樣的方式實(shí)施，在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種省略、置換、變更。這些實(shí)施方式及其變形，包含于發(fā)明的范圍及主旨，并且包含于權(quán)利要求書所記載的發(fā)明及其等同的范圍中。