[發明專利]旋轉電機及其定子

有效

• 申請號: 200980146872.6
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN102224657A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 加幡安雄;藤田真史;松山浩二;郡司雄一郎
• 申請（專利權）人: 株式會社東芝
• 主分類號: H02K1/32
• 分類號: H02K1/32;H02K3/487
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳萍

技術領域

本發明涉及具有將電磁鋼板層疊而構成的定子鐵心的旋轉電機及其定子，特別涉及實現定子鐵心及收納在該定子鐵心的插槽中的定子繞組的通風冷卻性能的改善的旋轉電機的定子。

背景技術

參照圖14～圖18對以往的旋轉電機的定子進行說明。

圖14是旋轉電機的定子鐵心及轉子的上半部分縱剖視圖。圖15是圖14的橫剖視圖，是示意地表示通風管道部中的冷卻氣體的流動的圖。

如圖14及圖15所示，旋轉電機的定子具備將多個電磁鋼板2層疊而構成的圓筒狀的定子鐵心1和收納在形成于該定子鐵心1的內周側的插槽6中的定子繞組7。定子繞組7被從定子鐵心1的內周側通過楔8卡止保持在插槽6內。楔8具有比插槽6的寬度w寬的肩部，被沿著沿軸向設在鐵心齒(牙)部9上的槽插入。

此外，按照電磁鋼板2的規定層疊片數位置，形成有定子鐵心1的徑向的冷卻氣體流通用的通風管道5。該各通風管道5通過插入在形成定子鐵心1的插槽6的鐵心齒部9的電磁鋼板2間的至少1個以上的第1內側間隔片4T、插入定子繞組7的定子鐵心外周側位置的至少1個以上的第2內側間隔片4S、和由這些內側間隔片4T、4S分隔而配置的電磁鋼板2構成周圍。插入定子繞組7的定子鐵心外周側位置的第2內側間隔片4S具有達到插槽6的定子鐵心外周部的長度，此外，第1內側間隔片4T具有達到定子鐵心1的插槽齒部9的內周部的長度，由此保持層疊的電磁鋼板2的密接性。另外，定子鐵心1被未圖示的緊固工具從兩端在旋轉軸向上緊固固定。

如果使具備這樣的定子1的旋轉電機運轉，則特別在定子繞組7中，因流過的電流而發熱。此外，在定子鐵心1中也發生渦電流等而發熱。為了將它們冷卻，使冷卻氣體11流入到通風管道5內，將定子繞組7及定子鐵心1冷卻。

圖16是表示通風管道內的冷卻氣體的路徑的示意圖，如該圖16所示，定子鐵心1由以規定的間隔在軸向上配置的鐵心塊3和通風管道5構成。

通風管道5被劃分為冷卻氣體11從定子外周側向內周側流動的供氣段12和從定子內周側向外周側流動的排氣段13的兩種。這些段12、13在鐵心軸向上交替地配置。冷卻氣體11被從安裝在轉子15的兩端的未圖示的風扇吐出，被從定子鐵心1的外周側、轉子15的內部及定子鐵心端部供給到定子鐵心1與轉子15的間隙即空氣隙14中。流到定子鐵心外周側的冷卻氣體11通過供氣段12的通風管道5將鐵心1及定子繞組7冷卻，并向空氣隙14排出。

從供氣段12排出的冷卻氣體11及從定子鐵心端部直接流入到空氣隙14內的冷卻氣體11在空氣隙14內沿軸向流動，被供給到排氣段13的通風管道5中。此外，此時在空氣隙14中還合流通過轉子15內而被從轉子表面排出的冷卻氣體11，通過排氣段13將定子繞組7及定子鐵心1冷卻并向定子外周側排出。從定子外周側流出的冷卻氣體11在被未圖示的冷卻器冷卻后，再次向設在轉子15上的風扇循環。

專利文獻1：日本特開平8-19197號公報

專利文獻2：日本特開平11-332142號公報

發明內容

空氣隙14內的冷卻氣體11的流動因從轉子15排出的具有周向速度的冷卻氣體流及轉子表面的摩擦攪拌效果而成為在轉子的旋轉方向上具有一定程度的周向速度的流動。另一方面，第1內側間隔片4T的定子鐵心內周側端部4t為了保證層疊的電磁鋼板2的密接性而盡量配設為延伸到鐵心齒部9的前端。

另一方面，楔8的定子鐵心內周側面8a為拉入到比齒部9的內周面9a更靠近外周側的構造，在通風管道5的定子鐵心內周側的開口部，為第1內側間隔片4T的內周側端部4t比楔8的內周面8a更向定子鐵心1的內徑側突出的構造。

在這樣的構造中，例如如專利文獻1中記載的那樣，如下述指出了冷卻氣體11從定子鐵心的內徑側向外徑側流動的排氣段13中的問題。

圖17是用來說明排氣段13的空氣隙14及通風管道5內的冷卻氣體11的流動狀態的示意圖。如該圖17所示，在空氣隙14內的周向上流動的冷卻氣體11必須在通風管道5的入口部向半徑方向急劇地改變方向。

在此情況下，在圖17所示的構造中，由于楔8的定子鐵心內周側端面8a位于比第1內側間隔片4T的定子鐵心內周側端部4t更靠近外周側，所以存在冷卻氣體11容易流到定子繞組7的轉子旋轉方向前進側的管道5b內，在跟進側的管道5a中得不到足夠的流量，從而不能得到足夠的冷卻性能的問題。

此外，由于楔肩部16突出到通風管道5a及5b內，所以通風面積急劇地變小而流速變快，所以摩擦阻力增大并且通風面積急劇擴大、縮小，所以發生較大的通風損失。