旋轉電機的制作方法

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，從該申請享受優先的利益。本申請通過參考該申請而包含該申請的內容的全部。

本發明涉及發電機等旋轉電機。

背景技術：

一般而言，發電機等旋轉電機具有容納于殼體的定子和轉子。在這樣的旋轉電機中，需要將定子、轉子高效地冷卻。因此，提出了使用在殼體的內部所設置的攪拌葉片進行冷卻的方法、使用在定子鐵芯、轉子鐵芯的通風管道中流動的空氣進行冷卻的方法等。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2009－6587號公報

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

技術實現要素：

因此，本發明的課題在于，解決充分確保轉子的部件強度并且將轉子有效地冷卻的情況。

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

根據上述構成，能夠充分確保轉子的部件強度，并且能夠將轉子有效地冷卻。

附圖說明

圖1是表示本發明的第1實施方式的旋轉電機的內部構造的剖視圖。

圖2是圖1所示的通風部件的立體圖。

圖3是圖2的虛線區域中的齒部的主視圖。

圖4是表示圖2的虛線區域中的齒部的構造的透視俯視圖。

圖5是表示本發明的第2實施方式中的通風部件的齒部與平衡錘的連接構造的透視俯視圖。

圖6是表示本發明的第3實施方式的旋轉電機的內部構造的剖視圖。

符號說明

10…旋轉電機

11…殼體

12…旋轉軸

121…通風槽

122…攪拌葉片

13…軸承

14…轉子

141…轉子鐵芯

142…通風部件

142a…轉子內通風管道(第1通風管道)

142b…突出部

142c…凹部

142d…內螺紋孔部

143…轉子導條

144…短路環

15…定子

151…定子鐵芯

152…定子繞組

153…線圈端部

154…定子內通風管道(第2通風管道)

16…平衡錘

161…外螺紋部

17…冷卻翅片

18…攪拌葉片

具體實施方式

以下，對于本發明的實施方式，參照附圖進行詳細地說明。

＜第1實施方式＞

圖1是表示本發明的第1實施方式的旋轉電機10的內部構造的剖視圖。如圖1所示，旋轉電機10為，旋轉軸12經由軸承13旋轉自如地支承于密閉構造的殼體11內。

旋轉軸12在軸外周面具有在軸向上從轉子14的外側一直延伸到與后述的轉子內通風管道142a對置的位置的通風槽121。另外，在本實施方式中，通風槽121在軸外周面以60°的螺旋角(pitchangle)的間隔形成在6個位置，但通風槽121的數量、間隔、槽的寬度能夠考慮旋轉軸12的強度、通風效率而適當變更。

轉子14與旋轉軸12同心地固定于旋轉軸12的外周面，與旋轉軸12一起旋轉。另外，轉子14具有轉子鐵芯141、通風部件142、轉子導條(rotorbar)143及短路環144。

轉子鐵芯141為，通過形成有供旋轉軸12插入的開口的金屬板在旋轉軸12的軸向上層壓從而整體形成為中空圓柱狀。通風部件142是被配置為夾在相鄰的2個轉子鐵芯141之間的環狀的部件，在中空部分插通有旋轉軸12。在該通風部件142的內部，設置有在旋轉軸12的徑向上將轉子14的內周面側與外周面側連通的多個轉子內通風管道142a。

圖2是圖1所示的通風部件142的立體圖。圖3是圖2的虛線區域a中的突出部142b的主視圖。圖4是表示同區域a中的突出部142b的內部構造的透視俯視圖。如圖2所示，通風部件142具有以規定的螺旋角θ設置并向與旋轉軸12正交的方向(徑向)突出的多個突出部142b。另外，轉子內通風管道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，多個轉子內通風管道142a形成為，將多個突出部142b的端面側(即，通風部件142的外周面側)與通風部件142的內周面側連通。轉子內通風管道142a，以點o為中心以螺旋角θ設置，并從通風部件142的內周面朝向外周面分別伸出。并且，在多個突出部142b之間，形成有與后述的轉子導條143分別嵌合的多個凹部142c。

轉子導條143是通過銅合金等導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，各轉子導條143的軸向端部從轉子鐵芯141的軸向端部向軸向外側突出。

短路環144是通過導電性材料形成的環狀的部件，分別配置在轉子14的軸向兩側。短路環144將從轉子鐵芯141的軸向端部突出的各轉子導條143電連接。

定子15具有與旋轉軸12同心形成的環狀的定子鐵芯151及卷繞于該定子鐵芯151的周圍的定子繞組152。定子15以在內周面側與轉子14對置的方式，外周面側被固定于殼體11的上方及下方的內壁面。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突出。

并且，定子15在沿軸向與轉子內通風管道142a(第1通風管道)對置的位置，具有以與轉子內通風管道142a的寬度對應的寬度沿徑向形成的、將定子15的內周面側與外周面側連通的定子內通風管道154(第2通風管道)。

另外，如圖1所示，在殼體11的上部區域z2及下部區域z3，設置有將在殼體11內循環的空氣冷卻的冷卻翅片17及對殼體11內的空氣進行攪拌的攪拌葉片18。

以下，對如上所述那樣構成的旋轉電機10的動作進行說明。

旋轉電機10驅動時，轉子14與旋轉軸12一起旋轉。此時，在殼體11的上部及下部的區域內所設置的攪拌葉片18也旋轉，攪拌殼體11內的空氣。如在圖1中用單點劃線箭頭表示那樣，通過配置于上部區域z2的攪拌葉片18攪拌后的空氣，向中央區域z1流入。流入的空氣經由定子繞組152的線圈端部153的周圍，從而一邊將定子15冷卻一邊下降，并沿旋轉軸12方向被引導。同樣地，通過配置于下部區域z3的攪拌葉片18攪拌后的空氣，向中央區域z1流入，并經由線圈端部153的周圍，從而一邊將定子15冷卻一邊上升，并沿旋轉軸12方向被引導。

接下來，沿旋轉軸12方向被引導的空氣，在旋轉軸12的通風槽121中沿軸向流動，一直被引導到轉子內通風管道142a的入口。

接下來，一直被引導到轉子內通風管道142a的入口的空氣，在轉子內通風管道142a中通過，經由通風部件142將轉子鐵芯141冷卻同時一直被引導到轉子內通風管道142a的出口。

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

接下來，從定子內通風管道154的出口分別被引導到上部區域z2及下部區域z3的空氣，被配置于各區域的冷卻翅片17冷卻，沿攪拌葉片18的方向移動，并再次被攪拌。

這樣，通過本實施方式的旋轉電機10，發揮如下的效果。

(1)在旋轉電機10驅動時，殼體11內的空氣在通風部件142(轉子內通風管道142a)的內部流動，因此能夠從內部將轉子14冷卻。

(2)通風部件142，是與轉子鐵芯141分體的部件，轉子鐵芯141本身是無管道的構造。因此，與在轉子鐵芯141內形成管道的情況不同，能夠避免轉子14的強度降低。

(3)在旋轉軸12的外周面設置通風槽121，并且，在定子15的中央部對置配置有與轉子內通風管道142a相同程度的寬度的定子內通風管道154。通過這樣的構成，能夠在殼體11內形成循環流，而將轉子14等構成部件有效地冷卻。

(4)不需要在轉子鐵芯141本身中設置多個管道，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個轉子鐵芯141之間增加通風部件142就能夠安裝的構造，因此并不進行大幅度的設計變更，就能夠容易地安裝。

＜第2實施方式＞

接下來，對本發明的第2實施方式的旋轉電機10進行說明。另外，與上述第1實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實施方式不同的點進行詳細地說明。

圖5是表示本發明的第2實施方式中的突出部142b與平衡錘16的連接構造的透視俯視圖。如該圖所示，轉子內通風管道142a在外周方向的端部附近具有內螺紋孔部142d。在本實施方式中，設為內螺紋孔部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，本實施方式的旋轉電機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以能夠與轉子內通風管道142a的內螺紋孔部142d螺合的尺寸·形狀形成。平衡錘16的數量只要是內螺紋孔部142d的數量以下即可，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，通過本實施方式的旋轉電機10，除了上述第1實施方式的效果以外，通過將平衡錘16的外螺紋部161與多個突出部142b的內螺紋孔部142d的任一個螺合，產生能夠對轉子14整體的重心位置進行微調整這一新的效果。

＜第3實施方式＞

接下來，對本發明的第3實施方式的旋轉電機10進行說明。另外，與上述第1實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實施方式不同的點進行詳細地說明。

圖6是表示本實施方式的旋轉電機10的內部構造的剖視圖。如該圖所示，本實施方式的旋轉電機10，與第1實施方式的不同點在于，還具備在旋轉軸12的軸外周面被固定在比轉子14更靠外側，并伴隨著旋轉軸12的旋轉向轉子14的中心方向送風的攪拌葉片122。

這樣，通過本實施方式的旋轉電機10，攪拌葉片122將殼體11內的空氣向旋轉軸12的通風槽121中引導，因此能夠促進空氣的循環，能夠進一步提高轉子14的冷卻效率。另外，通過設置攪拌葉片122，即使在上部區域z2及下部區域z3不設置攪拌葉片18，也能夠在殼體11內使空氣循環。

＜變形例＞

在上述的各實施方式中，轉子鐵芯141的個數是2個，通風部件142在2個轉子鐵芯141之間僅配置有1個。但是，轉子鐵芯141的個數也可以不必須是2個。通風部件142的個數也是同樣的。即，也可以是，設置3個以上轉子鐵芯141，使多個通風部件142互相分離地配置在不同的鐵芯間。通過在轉子14的內部設置多個(至少2個)通風部件142，能夠進一步提高冷卻效率。

另外，上述實施方式的旋轉電機10，是不具有永久磁鐵的方式的電動機，但說到底是作為旋轉電機的一個例子來表示的，在具有永久磁鐵的方式的旋轉電機中也能夠應用通風部件142。

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