CN109510397A - 全封闭外扇型旋转电机 - Google Patents

Abstract

一种全封闭外扇型旋转电机，通过更简单化的结构确保全封闭外扇型旋转电机的冷却效率。全封闭外扇型旋转电机(100)具备：转子(10)，具有转子轴(11)和转子铁芯(12)；定子(20)，具有定子铁芯(21)和定子绕组(22)；框架(40)，收纳转子铁芯(12)和定子(20)；结合侧轴承(32)及反结合侧轴承(31)；结合侧轴承架(52)及反结合侧轴承架(51)；以及外扇(56)，被安装在转子轴(11)的反结合侧轴承(31)的轴向的外侧，向反结合侧轴承架(51)及框架(40)的外表面供给外部气体。外部气体从外扇(56)的流出方向是径向外侧且向反结合侧轴承架(51)的外表面侧倾斜。

Description

全封闭外扇型旋转电机

技术领域

本发明涉及全封闭外扇型旋转电机。

背景技术

全封闭外扇型旋转电机具备具有转子轴及转子铁芯的转子、和定子，转子铁芯及定子被收纳在框架等形成的闭空间内。

用来将由定子及转子铁芯产生的热除去的冷却通常通过闭空间内的空气等的冷却气体的循环、和闭空间外的外部气体的强制送风来进行。

具体而言，为了闭空间内的冷却气体的循环，设置有安装在转子轴上的内扇。此外，为了外部气体的强制送风，有较多如下的例子：在转子的转子轴的一端(反结合侧)设置外扇而将外部气体强制地送风(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015－95932号公报

在装备有具有冷却管的冷却器的情况下，从闭空间的内侧向外侧的热移动通过从冷却管的外表面向内表面的热移动、即冷却管的传热来进行。

另一方面，在不具有冷却管的翅片框架方式的情况下，例如在框架上内部的冷却气体的通路沿轴向延伸，在周向上隔开间隔地设置。此外，在周向上没有形成通路的区域中，在外表面上设置有翅片。这样，实现了闭空间的内部与外部的热移动的边界的面积即传热面积的确保。

在翅片框架方式中，为了使冷却能力进一步提高，例如有提高传热面上的内侧及外侧的流速而使热传导率提高的方法。为此，需要提高外扇及内扇的能力。由于外扇及内扇被安装在转子轴上，所以不能提高转速。因而，需要使外扇及内扇的直径增加。

定子绕组随着极数减少，应被结合的导体彼此之间的间隔变大，用于其端部的连接、即用于定子铁芯的轴向外侧部分的连接的空间扩大，所以端部向轴向外侧伸出的长度变大。因此，在内扇的径向外侧配设定子绕组的端部。

在这样的状态下，如果为了使内扇的直径变大而使内扇向转子轴的安装位置比定子绕组的端部靠外侧，则需要使旋转电机主体的轴向的长度变长，并不可取。

发明内容

所以，本发明的目的是通过简单化的结构确保全封闭外扇型旋转电机的冷却效率。

为了达到上述目的，有关本发明的全封闭外扇型旋转电机的特征在于，具备：转子，具有在轴向上延伸并被可旋转地支承的转子轴、和设置在上述转子轴的径向外侧的圆筒状的转子铁芯；定子，具有设置在上述转子铁芯的径向外侧的定子铁芯、和将上述定子铁芯的内侧部分在轴向上贯通的定子绕组；框架，被配设在上述定子的径向的外侧，收纳上述转子铁芯和上述定子；结合侧轴承及反结合侧轴承，隔着上述转子铁芯在轴向的上述转子轴的两侧分别支承上述转子轴；结合侧轴承架及反结合侧轴承架，将上述结合侧轴承及反结合侧轴承分别静止支承，被安装在上述框架的轴向的端部上；外扇，被安装在上述转子轴的上述反结合侧轴承的轴向的外侧，向上述反结合侧轴承架及上述框架的外表面供给外部气体；上述外部气体从上述外扇的流出方向是径向外侧且向上述反结合侧轴承架的外表面侧倾斜。

发明的效果

根据本发明，能够通过简单化的结构确保全封闭外扇型旋转电机的冷却效率。

附图说明

图1是表示有关第1实施方式的全封闭外扇型旋转电机的结构的纵剖视图。

图2是表示有关第1实施方式的全封闭外扇型旋转电机的结构的图1的II－II线向视横剖视图。

图3是表示有关第1实施方式的全封闭外扇型旋转电机的内扇的结构的纵剖视图。

图4是表示有关第1实施方式的全封闭外扇型旋转电机的外扇的结构的纵剖视图。

图5是表示有关第2实施方式的全封闭外扇型旋转电机的结构的纵剖视图。

标号说明

10转子；11转子轴；11a结合部；12转子铁芯；18空隙；20定子；21定子铁芯；22定子绕组；31反结合侧轴承；32结合侧轴承；40框架；40a闭空间；41流通孔；41a流通路；41b入口开口；41c出口开口；43框架外侧翅片；51反结合侧轴承架；51a反结合侧轴承架内侧翅片；51b反结合侧轴承架外侧翅片；52结合侧轴承架；52a结合侧轴承架内侧翅片；52b结合侧轴承架外侧翅片；55内扇；55a内扇叶轮；55b内扇外侧旋转导引体；55c内扇内侧旋转导引体；55d内扇安装轴环；56外扇；56a外扇叶轮；56b外扇内侧旋转导引体；56c外扇安装圈；56d外扇安装用轴环；57外扇罩；57a导引体；57b吸入孔；100全封闭外扇型旋转电机。

具体实施方式

以下，参照附图对有关本发明的实施方式的全封闭外扇型旋转电机进行说明。这里，对相互相同或类似的部分赋予共通的标号而省略重复说明。

[第1实施方式]

图1是表示有关第1实施方式的全封闭外扇型旋转电机的结构的纵剖视图。此外，图2是图1的II－II线向视横剖视图。

全封闭外扇型旋转电机100具有转子10、定子20、反结合侧轴承31、结合侧轴承32及框架40。

转子10具有沿轴向延伸的转子轴11及安装在转子轴11的径向外侧的转子铁芯12。转子轴11在轴向的一方的端部上具有结合部11a。

结合部11a在全封闭外扇型旋转电机100是电动机的情况下是被驱动对象，在全封闭外扇型旋转电机100是发电机的情况下是与原动机的结合部。以下，将转子轴11的旋转轴的方向(轴向)朝向结合部11a方向的方向称作结合侧，将与其相反方向称作反结合侧。

转子轴11在隔着转子铁芯12的轴向的两侧，结合侧被结合侧轴承32、反结合侧被反结合侧轴承31分别可旋转地支承。在转子铁芯12与反结合侧轴承31之间的位置，内扇55被设置在转子轴11上。

定子20具有定子铁芯21和多个定子绕组22。定子铁芯21是圆筒状，在转子铁芯12的径向外侧隔开空隙18而设置。定子绕组22将定子铁芯21的内侧部分内贯通。即，形成在定子铁芯21的径向内侧，在周向上相互隔开间隔配设，将在轴向上延伸的多个插槽(未图示)内贯通。

框架40是圆筒状，被配设在定子铁芯21的径向外侧，收纳转子铁芯12及定子20。在框架40上，在周向上相互隔开间隔形成有沿轴向延伸的4个流通孔41。

以将各个流通孔41的内部的流通路41a与框架40的内侧的闭空间40a中的定子铁芯21的轴向外侧的反结合侧的空间40b连通的方式形成入口开口41b。此外，以将各个流通孔41的内部的流通路41a与框架40的内侧的闭空间40a中的定子铁芯21的轴向外侧的结合侧的空间40c连通的方式形成有出口开口41c。

在框架40的外表面中的没有形成流通孔41的周向的区域中，设置有多个框架外侧翅片43。框架外侧翅片43以多个相互并列配设的板状分别在轴向上延伸而在径向上扩大。

圆筒状的框架40的轴向的两端被开放，在结合侧的端部上安装将结合侧轴承32静止支承的结合侧轴承架52，在反结合侧的端部安装着将反结合侧轴承31静止支承的反结合侧轴承架51。

结合侧轴承架52及反结合侧轴承架51与框架40协同而形成闭空间40a。在转子轴11的转子铁芯12与反结合侧轴承31之间的位置的空间40b内设置有内扇55。在闭空间40a内，例如空气等的冷却用气体被内扇55驱动而循环。如以上这样，流通路41a、空间40b及空间40c构成闭空间40a。

在结合侧轴承架52及反结合侧轴承架51的内表面上，形成有沿着流动的平滑的形状的曲面，以进行导引以使冷却用气体的流动变得平顺、即抑制由冷却用气体的循环带来的压力损失。

内扇55将冷却用气体从转子铁芯12及定子20侧吸入，将冷却用气体在径向上压送，使其向形成在框架40上的流通路41a的入口开口41b流入。

图3是表示本实施方式的内扇的结构的纵剖视图。内扇55具有内扇外侧旋转导引体55b和内扇内侧旋转导引体55c、配设在它们之间的多个内扇叶轮55a及圆筒状的内扇安装轴环55d。

内扇外侧旋转导引体55b和内扇内侧旋转导引体55c是相互同轴配设的部分圆锥状，轴向的两侧分别被开放。

内扇内侧旋转导引体55c的假想的顶点P2侧的开口即较小的开口的半径ric，比内扇外侧旋转导引体55b的假想的顶点P1侧的开口即较小的开口的半径rib小，被形成为能够接合在内扇安装轴环55d的外表面上的径。内扇内侧旋转导引体55c的非顶点侧的开口即较大的开口的半径ro被形成为与内扇外侧旋转导引体55b的反顶点侧的开口即较大的开口的半径实质上相等。

内扇外侧旋转导引体55b和内扇内侧旋转导引体55c将各自的假想的圆锥的顶点P1及P2朝向结合侧、即反结合侧轴承架51的相反侧配设。此外，两者为，内扇内侧旋转导引体55c一部分进入到内扇外侧旋转导引体55b的径向的内侧那样的位置关系。内扇外侧旋转导引体55b的假想的圆锥的顶角Φ1被形成为比内扇内侧旋转导引体55c的假想的圆锥的顶角Φ2小。被内扇外侧旋转导引体55b和内扇内侧旋转导引体55c夹着的区域被形成为被内扇55驱动的冷却用气体的流路。

多个内扇叶轮55a分别是板状，以将内扇外侧旋转导引体55b的内表面与内扇内侧旋转导引体55c的外表面结合的方式安装。

內扇安装轴环55d是圆筒状，以将转子轴11在周向上包围的方式，将内表面接触在转子轴11上而安装在转子轴11上。在内扇安装轴环55d的外表面上，安装着内扇内侧旋转导引体55c及多个内扇叶轮55a。

多个内扇叶轮55a分别如以上那样以将各边接合的方式被安装到内扇外侧旋转导引体55b的内表面、内扇内侧旋转导引体55c的外表面和内扇安装轴环55d的外表面上。多个内扇叶轮55a分别是板状。其形状是平板状或曲面状。关于多个内扇叶轮55a的各自被安装的方向、关于从朝向径向的转子轴11的轴中心的方向偏离的程度、从与轴平行的方向偏离的程度，考虑风量、头部、冷却用气体的方向来设定。

通过以上那样的结构，内扇55形成为，来自内扇55的冷却用气体的流出方向如图3的箭头那样，比朝向径向外方更向反结合侧轴承架51侧倾斜。

另外，在图3中，取内扇外侧旋转导引体55b及内扇内侧旋转导引体55c的截面分别以直线状延伸的情况为例进行了表示，但也可以是任一个或双方是曲线状。

内扇55的出口的冷却用气体被向空间40b的反结合侧轴承架51的方向压送，一边沿着反结合侧轴承架51的内表面将热向反结合侧轴承架51的内表面传递一边流动。穿过反结合侧轴承架51的内表面而朝向径向外方流动的冷却用气体从多个入口开口41b向流通路41a流入。一边在流通路41a中被冷却一边穿过了流通路41a的冷却用气体在出口开口41c从流通路41a流出，经由框架40内的空间40c向转子铁芯12及定子20流入，将它们冷却。

在转子轴11的反结合侧轴承31的轴向的外侧，设置有向框架40的外表面供给外部气体的外扇56。在外扇56的外侧，设置有外扇罩57。外扇罩57是一端被开放的圆筒状，形成为，开放侧将框架40的轴向的一部分的径向外侧包围。在设置在框架40的外表面上的框架外侧翅片43的径向的外侧端部及设置有流通孔41的部分的框架40的径向的最外表面与外扇罩57的内表面之间形成有间隙。

在外扇罩57的与开放侧相反侧的封闭部分处，形成有吸入孔57b，该吸入孔57b用于外扇56将外部气体吸入。在外扇56的吸入侧设置有导引体57a。

图4是表示本实施方式的外扇的结构的纵剖视图。外扇56具有外扇叶轮56a、外扇内侧旋转导引体56b、圆筒状的外扇安装圈56c及圆筒状的外扇安装用轴环56d。

外扇内侧旋转导引体56b是与转子轴11同轴地配设的部分圆锥状，轴向的两侧被开放。外扇56将外扇内侧旋转导引体56b的假想的圆锥的顶点p3作为反结合侧的方向而设置。

外扇内侧旋转导引体56b的顶点侧的开口即较小的开口与外扇安装圈56c的外表面结合。多个外扇叶轮56a分别是5边形，将其1边与外扇内侧旋转导引体56b、此外将邻接的另1边与外扇安装圈56c结合。另外，外扇叶轮56a的形状并不限于5边形，也可以是其他的多边形或具有一部分曲线的部分。

多个外扇叶轮56a分别是平板状或曲面板状。关于多个外扇叶轮56a的各自被安装的方向、关于从朝向径向的转子轴11的轴中心的方向偏离的程度、从与轴平行的方向偏离的程度，考虑风量、头部、冷却用气体的方向而设定。

外扇安装用轴环56d夹在外扇安装圈56c与转子轴11之间，被安装在转子轴11的径向外侧表面上。另外，也可以代替设置外扇安装用轴环56d而将该轴向区域的转子轴11的外径加粗。此外，在将外扇安装圈56c直接安装到转子轴11上的情况下，不需要外扇安装用轴环56d。

使外扇内侧旋转导引体56b的假想的圆锥的顶角Φ3比180°小，从而外扇56不是通常的离心型，而是如图4的箭头所示那样形成为，从外扇56的流出方向比径向朝外更朝向反结合侧轴承架51的外侧表面而倾斜。

即，外扇56的出口的冷却用气体被向反结合侧轴承架51的外表面的方向压送，一边将反结合侧轴承架51的外表面冷却一边流动。穿过了反结合侧轴承架51的外表面的冷却用气体在外扇罩57与框架40之间的环状的空间中沿轴向流动，沿着框架40的外表面在轴向上流出。流出的冷却用气体一边将设置在框架40的外表面上的框架外侧翅片43及形成在框架40上的流通路41的径向外侧的部分的外表面冷却一边在轴向上流动。

在这样形成的本实施方式中，反结合侧轴承架51的内表面侧的冷却用气体的流速增加。在反结合侧轴承架51的外表面侧，通过外扇56而外部气体流动。因而，在反结合侧轴承架51的内表面侧及外表面侧都确保了流体的流速，反结合侧轴承架51内表面侧与外表面侧之间的导热率增加。因此，除了经由框架40的热消除以外，还可靠地进行经由反结合侧轴承架51的热消除。

如以上这样，有关本实施方式的全封闭外扇型旋转电机不通过复杂的结构而通过简单化的结构，能够使全封闭外扇型旋转电机100的冷却效率提高。

[第2实施方式]

图5是表示有关第2实施方式的全封闭外扇型旋转电机的结构的纵剖视图。本实施方式是第1实施方式的变形。

在有关本第2实施方式的全封闭外扇型旋转电机100中，在反结合侧轴承架51的内表面上设置有多个反结合侧轴承架内侧翅片51a。反结合侧轴承架内侧翅片51a是板状，朝向径向外侧以放射状设置。由于内扇55的出口的冷却用气体在径向外侧、轴向及周向上具有速度成分，所以反结合侧轴承架内侧翅片51a的形状及排列的方向例如沿着额定条件下的旋转速度的内扇55出口的冷却用气体的流线方向设定。

此外，在反结合侧轴承架51的外表面上设置有多个反结合侧轴承架外侧翅片51b。反结合侧轴承架外侧翅片51b是板状，朝向径向外侧以放射状设置。反结合侧轴承架外侧翅片51b的形状及排列的方向例如沿着额定条件下的旋转速度的外扇56出口的外部气体的流线方向设定。

结果，能够增大经由反结合侧轴承架51的热消除中的传热面积。

此外，在结合侧轴承架52的内表面上，与反结合侧轴承架51的反结合侧轴承架内侧翅片51a同样，朝向径向外侧以放射状设置有结合侧轴承架内侧翅片52a。

此外，在结合侧轴承架52的外表面上设置有结合侧轴承架外侧翅片52b。关于结合侧轴承架外侧翅片52b，其排列方向例如可以考虑周围的状况等而设定。

在有关本第2实施方式的全封闭外扇型旋转电机中，如以上那样，由于分别在反结合侧轴承架51的内表面上以放射状设置有反结合侧轴承架内侧翅片51a、在结合侧轴承架52的内表面上以放射状设置有结合侧轴承架内侧翅片52a，所以能够将机内的冷却用气体的循环的压力损失的增加抑制在最小限度。同样，由于在反结合侧轴承架51的外表面上以放射状设置有反结合侧轴承架外侧翅片51b，所以将被外扇56驱动的外部气体的流动的压力损失抑制在最小限度。

而且，更可靠地进行经由反结合侧轴承架51的热消除，此外在结合侧轴承架52中也促进了热消除，能够使全封闭外扇型旋转电机的冷却效率进一步提高。

[其他实施方式]

以上，说明了本发明的实施方式，但实施方式是作为例子提示的，不是要限定发明的范围。例如，在实施方式中，取横置型的旋转电机的情况为例进行了表示，但也可以是立置型的情况。

此外，在实施方式中，以内扇55被设置在转子铁芯12与反结合侧轴承31之间的情况为例进行了表示，但并不限定于此。例如，也可以是设置在转子铁芯12与结合侧轴承32之间的情况。或者也可以是被设置在两方的情况。

进而，实施方式能够以其他各种形态实施，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种的省略、替换、变更。实施方式及其变形包含在发明的范围或主旨中，同样包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围中。

Claims (6)

1.一种全封闭外扇型旋转电机，其特征在于，

具备：

转子，具有在轴向上延伸并被可旋转地支承的转子轴、和设置在上述转子轴的径向外侧的圆筒状的转子铁芯；

定子，具有设置在上述转子铁芯的径向外侧的定子铁芯、和将上述定子铁芯的内侧部分在轴向上贯通的定子绕组；

框架，被配设在上述定子的径向的外侧，收纳上述转子铁芯和上述定子；

结合侧轴承及反结合侧轴承，隔着上述转子铁芯在轴向的上述转子轴的两侧分别支承上述转子轴；

结合侧轴承架及反结合侧轴承架，将上述结合侧轴承及反结合侧轴承分别静止支承，被安装在上述框架的轴向的端部；以及

外扇，被安装在上述转子轴的上述反结合侧轴承的轴向的外侧，向上述反结合侧轴承架及上述框架的外表面供给外部气体；

上述外部气体从上述外扇的流出方向向径向外侧且上述反结合侧轴承架的外表面侧倾斜。

2.如权利要求1所述的全封闭外扇型旋转电机，其特征在于，

上述反结合侧轴承架及上述结合侧轴承架的至少一方具有设置在内表面上的翅片。

3.如权利要求1或2所述的全封闭外扇型旋转电机，其特征在于，

上述反结合侧轴承架及上述结合侧轴承架的至少一方具有设置在外表面上的翅片。

4.如权利要求1～3中任一项所述的全封闭外扇型旋转电机，其特征在于，

还具有内扇，该内扇被安装在上述转子轴的上述反结合侧轴承和上述转子铁芯之间的位置、和上述转子轴的上述结合侧轴承与上述转子铁芯之间的位置的至少一方上，将冷却用气体驱动；

上述冷却用气体从上述内扇的流出方向向径向外侧且与上述转子铁芯的相反方向倾斜。

5.如权利要求4所述的全封闭外扇型旋转电机，其特征在于，

上述反结合侧轴承架及上述结合侧轴承架的至少一方的内表面被形成为平滑的形状的曲面，以将上述冷却用气体导引。

6.如权利要求4或5所述的全封闭外扇型旋转电机，其特征在于，

在上述框架上，在周向上相互隔开间隔形成有在轴向上延伸的流通路，以使被上述内扇驱动的上述冷却用气体流入、并隔着上述定子铁芯向上述内扇的相反侧流出。