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公開番号2020162306
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201001
出願番号2019059808
出願日20190327
発明の名称回転電機
出願人株式会社明電舎
代理人個人
主分類H02K 9/06 20060101AFI20200904BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】冷却効率の更なる向上を低コストで簡単に実施できる回転電機が強く求められている。
【解決手段】ハウジング11と、ハウジング11内に回転可能に支持された回転軸12と、回転軸12に設けられたロータ13と、ハウジング11に対して仕切板16を介して固定支持されたステータコア14と、ステータコア14に取り付けられてステータコア14の軸方向両端側からそれぞれ突出するコイルエンド15c,15dをステータコア14の周方向にわたって複数有するコイル15と、回転軸12の両端側に取り付けられてコイルエンド15c,15dへ向けてエア1を送給する送風ファン18A,18Bとを備えている回転電機10において、隣り合うコイルエンド15c,15dの間の空隙Sが送風ファン18A,18Bによるエア1の送給方向に沿って形成されるように、コイル15がステータコア14に取り付けられている。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項1】
内部中空のハウジングと、
前記ハウジング内に配設されて両端側を回転可能に支持された回転軸と、
前記回転軸に同軸をなして設けられたロータと、
前記ロータと同軸をなして前記ロータの外周側に位置するように前記ハウジングに対して固定支持された円筒形をなすステータコアと、
前記ステータコアに取り付けられて当該ステータコアの軸方向両端側からそれぞれ突出するコイルエンドを当該ステータコアの周方向にわたって複数有するコイルと、
前記回転軸の一端側及び他端側の少なくとも一方に取り付けられて前記コイルの前記コイルエンドへ向けてエアを送給する送風ファンと
を備えている回転電機において、
隣り合う前記コイルエンドの間の空隙が前記送風ファンによるエアの送給方向に沿って形成されるように、前記コイルが前記ステータコアに取り付けられている
ことを特徴とする回転電機。
続きを表示(約 200 文字)【請求項2】
請求項1に記載の回転電機において、
前記送風ファンが、前記回転軸の一端側及び他端側の両方に取り付けられている
ことを特徴とする回転電機。
【請求項3】
請求項1又は請求項2に記載の回転電機において、
前記送風ファンが、前記ロータと前記ステータコアとの間のギャップへ向けてもエアを送給するものである
ことを特徴とする回転電機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、発電機や電動機等の回転電機に関する。
続きを表示(約 5,100 文字)【背景技術】
【0002】
発電機や電動機等の回転電機は、作動させると、ステータのコイル部分やロータの磁石部分等が発熱するため、回転軸に取り付けた送風ファンの回転により、ステータのコイルエンドへエアを送給して当該コイルエンドを冷却すると共に、ステータとロータとの間のギャップにエアを送給して当該ギャップ及び当該ギャップに連通するステータのダクトに流通させてロータの磁石部分やステータの内部のコイルサイドを冷却するようにしている(例えば、下記特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2010−035319号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前述したような回転電機においては、冷却効率の更なる向上を低コストで簡単に実施できるようにすることが強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前述した課題を解決するための、本発明に係る回転電機は、内部中空のハウジングと、前記ハウジング内に配設されて両端側を回転可能に支持された回転軸と、前記回転軸に同軸をなして設けられたロータと、前記ロータと同軸をなして前記ロータの外周側に位置するように前記ハウジングに対して固定支持された円筒形をなすステータコアと、前記ステータコアに取り付けられて当該ステータコアの軸方向両端側からそれぞれ突出するコイルエンドを当該ステータコアの周方向にわたって複数有するコイルと、前記回転軸の一端側及び他端側の少なくとも一方に取り付けられて前記コイルの前記コイルエンドへ向けてエアを送給する送風ファンとを備えている回転電機において、隣り合う前記コイルエンドの間の空隙が前記送風ファンによるエアの送給方向に沿って形成されるように、前記コイルが前記ステータコアに取り付けられていることを特徴とする。
【0006】
また、本発明に係る回転電機は、上述した回転電機において、前記送風ファンが、前記回転軸の一端側及び他端側の両方に取り付けられていることを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係る回転電機は、上述した回転電機において、前記送風ファンが、前記ロータと前記ステータコアとの間のギャップへ向けてもエアを送給するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る回転電機によれば、隣り合うコイルエンドの間の空隙が送風ファンによるエアの送給方向に沿って形成されるように、コイルがステータコアに取り付けられていることから、コイルの形状やステータコアへのコイルの取付方向を調整するだけで、コイルエンドの冷却効率を大きく向上させることができるので、冷却効率の更なる向上を低コストで簡単に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明に係る回転電機の主な実施形態の概略構成図である。
図1のII−II線断面矢線視のコイルエンド及び送風ファンの概略構成図である。
図1のIII−III線断面矢線視のコイルエンド及び送風ファンの概略構成図である。
図1の回転電機のコイルの形状の説明図であり、Aが成型加工前、Bが成型加工後である。
図1の回転電機のエアの流れ方向の説明図である。
図2のエアの流れ方向の説明図である。
図3のエアの流れ方向の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明に係る回転電機の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明は図面に基づいて説明する以下の実施形態のみに限定されるものではない。
【0011】
〈主な実施形態〉
本発明に係る回転電機の主な実施形態を図1〜7に基づいて説明する。
【0012】
図1に示すように、内部中空のハウジング11の内側には、当該ハウジング11に対して両端側を回転可能に支持された回転軸12が配設されている。前記回転軸12の外周面の軸方向中程には、円筒形をなすロータ13が同軸をなして取り付けられている。
【0013】
前記ロータ13の外周側には、円筒形をなすステータコア14が当該ロータ13との間にギャップGを有するように同軸をなして配設されており、当該ステータコア14は、内周側と外周側とを連通するダクト14aが軸方向に沿って複数形成されると共に、前記ハウジング11内に取り付けられた仕切板16により外周側を囲まれるようにして固定支持されている。
【0014】
前記ステータコア14には、当該ステータコア14の軸方向両端側からそれぞれ突出するコイルエンド15c,15dを当該ステータコア14の周方向にわたって複数設けられたコイル15が取り付けられている。
【0015】
前記コイル15は、図4A,4Bに示すように、楕円形状をなす平角導体の一方の長辺部(コイルサイド)15aの一方面15aAと他方の長辺部(コイルサイド)15bの一方面15bAとを対面させることなく同じ方向へ向けるように、言い換えれば、一方の長辺部(コイルサイド)15aの他方面15aBと他方の長辺部(コイルサイド)15bの他方面15bBとを対面させることなく同じ方向へ向けるように捻り成型されることにより、一方の短辺部(コイルエンド)15cの一方面15cA及び他方の短辺部(コイルエンド)15dの一方面15dAが途中で反転するように、言い換えれば、一方の短辺部(コイルエンド)15cの他方面15cB及び他方の短辺部(コイルエンド)15dの他方面15dBが途中で反転するように捩じり成型されてたものである。
【0016】
そして、前記コイル15は、前記ステータコア14の周方向にわたって複数形成されて軸方向に沿って長手方向を向けた図示しないスロットの内部の径方向内側に一方のコイルサイド15aを位置させると共に、次のスロットの内部の径方向外側に他方のコイルサイド15bを位置させるように差し込まれる。このような前記コイル15の差し込みを当該ステータコア14の周方向にわたって次々に行うことにより、一のスロットの径方向内側に一のコイル15の一方のコイルサイド15aが位置すると共に当該スロットの径方向外側に他のコイル15の他方のコイルサイド15bが位置するようにステータコア14にコイル15が取り付けられる。
【0017】
このようにしてステータコア14に取り付けられたコイル15は、図2,3に示すように、コイルエンド15c,15dの一方面15cA,15dA及び他方面15cB,15dBが、前記回転軸12の径方向に対して傾斜して交差するように配向される。このようなステータコア14,コイル15等により、本実施形態ではステータを構成している。
【0018】
図1に示すように、前記コイルエンド15c,15dの、前記ステータコア14の径方向で外側には、当該コイルエンド15c,15dの、当該ステータコア14の軸方向で中程よりも内側を覆うカバー17がそれぞれ配設されており、当該カバー17は、前記仕切板16に各々連結支持されている。
【0019】
前記回転軸12の一端側及び他端側の、前記ステータコア14の軸方向で前記コイルエンド15c,15dの中程と対向する位置には、プロペラ形の送風ファン18A,18Bが同軸をなしてそれぞれ取り付けられており、当該送風ファン18A,18Bは、上記回転軸12の回転に伴って、当該回転軸12の軸方向外側から軸方向内側へ向けてエア1を各々送給することができるようになっている。
【0020】
そして、図2,3に示すように、前記コイル15の前記コイルエンド15c,15dは、前記回転軸12の径方向に対する傾斜(交差)方向、すなわち、隣り合う上記コイルエンド15c,15dの前記一方面15cA,15dAと前記他方面15cB,15dBと間で形成される空隙Sが、前記送風ファン18A,18Bによるエア1の送給方向に沿って配向されている。
【0021】
図1に示すように、前記仕切板16には、当該仕切板16の内側と外側である前記カバー17の内側との間を連通する連通穴16aが複数形成されている。前記仕切板16の上方には、熱交換器19が取り付けられている。
【0022】
このような本実施形態に係る回転電機10においては、前記回転軸12を回転させると共に、前記熱交換器19を作動させると、前記送風ファン18A,18Bが回転して、図5に示すように、当該熱交換器19で熱交換されて冷却されたエア1を取り込む。このとき、前記エア1は、前記コイルエンド15c,15dの先端側で前記空隙Sを流通してから前記送風ファン18A,18Bに取り込まれるので、当該コイルエンド15c,15dの先端側を効果的に冷却する。
【0023】
そして、前記送風ファン18A,18Bに取り込まれたエア1は、その一部が、前記ロータ13と前記ステータコア14とのギャップGに流入し、当該ギャップG内及び当該ステータコア14の前記ダクト14a内を流通することにより、当該ロータ13の磁石部分や当該ステータコア14の内部の前記コイルサイド15a,15bを冷却して、当該ダクト14a内から送出される。
【0024】
他方、前記ギャップG内に流入しなかった残りのエア1は、前記コイルエンド15c,15dの基端側で前記空隙Sを流通して、当該コイルエンド15c,15dの基端側を冷却する。このとき、前記空隙Sが、前記送風ファン18A,18Bによるエア1の送給方向に沿うように配向されていることから、前記エア1は、当該空隙Sを邪魔されることなくスムーズに流通することができるので、当該コイルエンド15c,15dを効果的に冷却することができる。
【0025】
そして、前記コイルエンド15c,15dの基端側で前記空隙Sを流通したエア1は、前記カバー17の内側へ流出して前記仕切板16の前記連通穴16aを介して当該仕切板16の内側へ流入し、前記ダクト14a内を流通したエア1と合流して前記熱交換器19で冷却された後、前記仕切板16の外側へ送出され、前記送風ファン18A,18Bに再び取り込まれるように循環流通する。
【0026】
つまり、本実施形態に係る回転電機10においては、隣り合う前記コイルエンド15c,15dの間の空隙Sを前記送風ファン18A,18Bによるエア1の送給方向に沿って形成するように、前記コイル15を前記ステータコア14のスロットに取り付けるようにしたのである。
【0027】
このため、本実施形態に係る回転電機10では、前記コイル15の形状や前記ステータコア14への当該コイル15の取付方向を調整するだけで、前記コイルエンド15c,15dの冷却効率を大きく向上させることができる。
【0028】
したがって、本実施形態に係る回転電機10によれば、冷却効率の更なる向上を低コストで簡単に実施することができる。
【0029】
〈他の実施形態〉
なお、前述した実施形態においては、前記ハウジング11に対して前記仕切板16を介して前記ステータコア14を間接的に固定支持したが、他の実施形態として、例えば、ハウジングに対して仕切板を介することなくステータコアを直接的に固定支持することも可能である。
【0030】
また、前述した実施形態においては、前記コイル15の前記コイルエンド15c,15dへ向けてエア1を送給するだけでなく、前記ロータ13と前記ステータコア14との間のギャップGへ向けてもエア1を送給する送風ファン18A,18Bの場合について説明したが、本発明はこれに限らず、コイルエンドへ向けてエアを送給する送風ファンであれば、前述した実施形態の場合と同様に適用することができる。
(【0031】以降は省略されています)

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