[發明專利]旋轉電機

有效

• 申請號: 200910139214.6
• 申請日: 2009-04-23
• 公開（公告）號: CN101588092A
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發明（設計）人: 中原明仁;三上浩幸;井出一正;高橋和彥;服部憲一
• 申請（專利權）人: 株式會社日立制作所
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;H02K9/02
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司
• 代理人: 張敬強

技術領域

本發明涉及旋轉電機，涉及例如采用在渦輪發電機等上且其定子鐵心適合 用于層疊電磁鋼板而成的鐵心的旋轉電機。

背景技術

關于大型旋轉電機的定子鐵心說明現有例。如圖11所示，渦輪發電機等 大型旋轉電機的定子鐵心，通過將鋼板從鋼帶沖剪成扇形的分割片并將它沿圓 周方向排列多個而形成圓，同時沿軸向層疊多張而構成為圓筒形狀。圖8表示 分割片的一例。分割片由夾住用于插入未圖示的繞組的槽3的齒部1和作為該 齒部1的外周部的鐵心背部2構成。

將現有旋轉電機的定子鐵心的構成表示在圖9和圖10中。圖9是從圓周 方向觀察了定子鐵心的剖視圖，表示徑向一半、靠近軸向的端的一部分。另外， 圖10是從內徑側沿徑向觀察了定子鐵心的圖，與以圖9的箭頭A表示的方向 對應。如圖10所示，通過在定子鐵心4中插入I型通道間隔片8并設置間隙 而形成冷卻通道5，使冷卻劑在冷卻通道5中的徑向流通而冷卻鐵心及電樞繞 組6。

圖12表示現有旋轉電機的構造例。本例具有熱交換器，表示在機內使冷 卻劑循環而進行冷卻的形式的旋轉電機。

通常，旋轉電機具備在轉子鐵心卷繞勵磁繞組而形成的轉子7和與該轉子 7以規定間隙(也稱為空氣隙)相對配置并在定子鐵心4上卷繞電樞繞組(定 子繞組)6而形成的定子，定子鐵心4將由用于插入電樞繞組6的齒部1和其 外周部的鐵心背部2構成的分割片從電磁鋼板沖剪，并將該分割片沿圓周方向 排列多個而做成圓后沿軸向層疊多個而大致構成。

在這種構成的旋轉電機中，由風扇23升壓的冷卻劑的一部分從軸向端朝 向中央向轉子7以及轉子7與定子的徑向的空隙即空氣隙流動，并在沿外徑方 向在定子鐵心4流通的排氣區域26冷卻定子鐵心4及電樞繞組6，且在熱交 換器29除去熱量后經冷卻劑流通路25再次到風扇23。

另外，剩余的冷卻劑從風扇23向外徑方向流動并經冷卻劑流通路25后， 在沿內徑方向在定子鐵心4流動的供氣區域27冷卻定子鐵心4及電樞繞組6 后到空氣隙，冷卻定子鐵心4及電樞繞組6，并在空氣隙與向排氣區域26流 入的冷卻劑合流。

旋轉電機運轉時，主要發熱部位是電流所通電的繞組。為了冷卻該發熱而 在大型旋轉電機中，如上所述那樣在疊層鋼板間形成冷卻通道，使冷卻劑沿徑 向流通從而冷卻繞組及定子鐵心。

此時，在旋轉電機中，由于軸中心附近位于冷卻劑流通路徑的最下游，因 而冷卻劑變為高溫，冷卻效果降低。因此，有時在軸中心附近增加軸向單位長 度的冷卻通道數，增加流通的冷卻劑量。

另一方面在定子鐵心，因交流磁通起作用，從而產生損失并發熱。尤其在 用于渦輪發電機等上的轉子的磁極數為2極或4極的旋轉電機中，鐵心之中齒 部的磁通所通過的路徑的體積較小，磁通密度變高，因而發熱密度較大。在此 基礎上，如上所述那樣若增加軸向單位長度的冷卻通道數，從局部來看，作為 磁性體的鐵心的體積與其它部位相比減少，所以鐵心的磁通密度增加，而且損 失也增加。換句話說，為了冷卻繞組而增加通道數，則在鐵心有可能損失即發 熱增加。

另外，在構成了形成有分別朝向冷卻通道的外徑方向和內徑方向流通冷卻 劑的多個通風區域的通風回路的旋轉電機中，在位于通風路徑的下游的通風區 域，冷卻劑的溫度上升。

另一方面在定子的軸向端部齒部，由從轉子沿軸向入射的磁通而在齒部的 軸向截面內產生渦流。因該渦流而帶來的損失的大小，與入射的磁通密度和齒 部的截面積相關，而所產生部位為局部，有損失產生部位即齒部前端變為高溫 的情況。特別是在電負荷較大的機械，因電流較大、線圈端長度較長等理由， 從線圈端的漏磁量增加且損失變大，因而也有如日本特開2006-74880號公報 所示那樣在定子鐵心端部設置錐形部分，或者在齒部的軸向截面設置切口等來 實施降低損失以及增強冷卻之策的例子。

作為上述內容中特別是定子鐵心端部的齒部產生損失的對策，在 USP7057324號公報中示出了在定子鐵心端部使鋼板的易磁化方向與齒部的磁 通方向一致的例子。但是，由于齒部的磁通方向與鐵心背部的磁通方向正交， 因此有在鐵心背部磁通不易通過，從而導致損失增加的可能性。