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JP7744894B2 - salient pole rotating motor - Google Patents
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JP7744894B2 - salient pole rotating motor - Google Patents

salient pole rotating motor

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JP7744894B2 JP2022203426A JP2022203426A JP7744894B2 JP 7744894 B2 JP7744894 B2 JP 7744894B2 JP 2022203426 A JP2022203426 A JP 2022203426A JP 2022203426 A JP2022203426 A JP 2022203426A JP 7744894 B2 JP7744894 B2 JP 7744894B2
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Description

本発明は、突極形回転電機に関する。 The present invention relates to a salient-pole rotating electric machine.

従来、突極形の回転子を備えた突極形回転電機が知られている。回転子において、突極には巻線が巻き付けられる。巻線は、ブラケットにより突極に保持されている。巻線は、電流が流れることによって磁力を発生させるとともに発熱する。巻線は、例えば、回転子が回転することにより突極形回転電機の内部に生じる気流およびシャフトに取り付けられた内扇等によって冷却され得る。 Conventionally, salient-pole rotating electric machines equipped with salient-pole rotors are known. Windings are wound around the salient poles of the rotor. The windings are held to the salient poles by brackets. When current flows through the windings, they generate magnetic force and heat. The windings can be cooled, for example, by airflow generated inside the salient-pole rotating electric machine as the rotor rotates, or by an internal fan attached to the shaft.

特開2017-85829号公報JP 2017-85829 A

気流は、突極および巻線の表面に沿って流れることで、巻線を冷却する。しかし、回転方向における突極の背面側では通風剥離が生じやすい。さらに、ブラケットが軸方向の気流を妨げることで、回転子の冷却効率が低下することがある。 Air flows along the surfaces of the salient poles and windings, cooling them. However, ventilation separation is likely to occur on the back side of the salient poles in the direction of rotation. Furthermore, brackets can obstruct axial airflow, reducing the rotor's cooling efficiency.

本発明が解決する課題の一例は、回転子の冷却効率を向上可能な突極形回転電機を提供することである。 One example of the problem solved by this invention is to provide a salient-pole rotating electric machine that can improve rotor cooling efficiency.

本発明の実施形態の突極形回転電機は、筐体と、前記筐体に収容された固定子と、前記固定子に囲まれるとともに回転軸まわりに回転可能なシャフトと、前記固定子と前記シャフトとの間で前記回転軸の径方向に延びた複数の突極と、前記複数の突極に巻き付けられた複数の巻線と、前記複数の巻線のうち前記回転軸まわりの周方向において隣り合う二つの間に位置するとともに前記複数の巻線のうち当該二つを支持するブラケットと、前記周方向において前記ブラケットと前記複数の巻線のうち前記二つとの間に位置する二つの絶縁板と、を有し、前記シャフトに取り付けられた回転子と、を備え、前記二つの絶縁板のそれぞれには、前記径方向における当該絶縁板の両端部に開口する溝が設けられ、前記溝は、前記径方向に対して傾斜している。 An embodiment of the salient-pole rotating electric machine of the present invention comprises a housing, a stator housed in the housing, a shaft surrounded by the stator and rotatable about a rotation axis, multiple salient poles extending radially of the rotation axis between the stator and the shaft, multiple windings wound around the multiple salient poles, a bracket positioned between two adjacent ones of the multiple windings in the circumferential direction about the rotation axis and supporting those two windings, and two insulating plates positioned between the bracket and the two windings in the circumferential direction, and a rotor attached to the shaft, wherein each of the two insulating plates has a groove opening to both ends of the insulating plate in the radial direction, and the grooves are inclined with respect to the radial direction.

本発明の突極形回転電機によれば、回転子の冷却効率を向上できる。 The salient-pole rotating electric machine of the present invention can improve rotor cooling efficiency.

図1は、本実施形態の突極形回転電機の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a salient-pole rotating electric machine according to this embodiment. 図2は、本実施形態の回転子の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotor of this embodiment. 図3は、本実施形態の回転子の一部を拡大した断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the rotor of this embodiment. 図4は、本実施形態のブラケット及び絶縁板の平面図である。FIG. 4 is a plan view of the bracket and insulating plate of this embodiment. 図5は、本実施形態の絶縁板の平面図である。FIG. 5 is a plan view of the insulating plate of this embodiment.

以下、本実施形態に係る突極形回転電機1を図面に基づいて説明する。以下に記載する実施形態の構成、並びに当該構成によってもたらされる作用及び結果(効果)は、あくまで一例であって、以下の記載内容に限られるものではない。なお、本明細書では、序数は、部品や部材を区別するためだけに用いられており、順番や優先度を示すものではない。 The salient-pole rotating electric machine 1 according to this embodiment will now be described with reference to the drawings. The configuration of the embodiment described below, as well as the actions and results (effects) brought about by this configuration, are merely examples and are not limited to the following description. Note that in this specification, ordinal numbers are used only to distinguish between parts and components, and do not indicate order or priority.

<実施形態>
図1は、本実施形態に係る突極形回転電機1の断面図である。図1に示すように、突極形回転電機1は、筐体2と、固定子3と、シャフト4と、回転子5と、二つの軸受6と、を備える。
<Embodiment>
1 is a cross-sectional view of a salient-pole rotating electric machine 1 according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the salient-pole rotating electric machine 1 includes a housing 2, a stator 3, a shaft 4, a rotor 5, and two bearings 6.

以下の各図では、便宜上、互いに直交する三方向が定義されている。X方向は、筐体2の長手方向に沿う方向であり、前後方向とも称され得る。Y方向は、筐体2の短手方向に沿う方向であり、左右方向とも称され得る。Z方向は、筐体2の上下方向に沿う方向であり、上下方向とも称され得る。なお、本実施形態における前後左右上下のような方向を示す表現は、便宜上の呼称であり、突極形回転電機1の位置、姿勢、及び使用態様を限定するものではない。 In the following figures, for convenience, three mutually orthogonal directions are defined. The X direction is the direction along the longitudinal direction of the housing 2 and may also be referred to as the front-to-back direction. The Y direction is the direction along the lateral direction of the housing 2 and may also be referred to as the left-to-right direction. The Z direction is the direction along the vertical direction of the housing 2 and may also be referred to as the up-to-down direction. Note that the expressions indicating directions such as front-to-back, left-to-right, up-to-down, etc. in this embodiment are used for convenience and do not limit the position, posture, or usage of the salient-pole rotating electric machine 1.

本実施形態の突極形回転電機1は、例えば、全閉形の回転電機である。このため、筐体2の内部に、当該筐体2の外部から隔てられた閉空間が設けられる。なお、突極形回転電機1は、この例に限定されない。例えば、突極形回転電機1は、開放形の回転電機であっても良い。 The salient-pole rotating electric machine 1 of this embodiment is, for example, a totally enclosed rotating electric machine. Therefore, a closed space that is separated from the outside of the housing 2 is provided inside the housing 2. However, the salient-pole rotating electric machine 1 is not limited to this example. For example, the salient-pole rotating electric machine 1 may be an open-type rotating electric machine.

筐体2は、金属等により箱型に形成される。筐体2は、固定子3と回転子5とを収容している。前後方向(X方向)における筐体2の両端には、X方向に開口した開口部21が設けられている。 The housing 2 is formed into a box shape from metal or the like. The housing 2 houses the stator 3 and rotor 5. Openings 21 that open in the X direction are provided at both ends of the housing 2 in the front-to-rear direction (X direction).

固定子3は、固定子鉄心31と、固定子巻線32と、を有する。固定子鉄心31は、筐体2に固定されている。固定子鉄心31は、径方向における回転子5の外側に位置し、回転子5を囲む円筒状に形成されている。固定子巻線32は、軸方向に延びるように固定子鉄心31の内周部31aに形成された複数のスロット(不図示)内を貫通して、当該固定子鉄心31に固定されている。 The stator 3 has a stator core 31 and a stator winding 32. The stator core 31 is fixed to the housing 2. The stator core 31 is located radially outside the rotor 5 and is formed in a cylindrical shape surrounding the rotor 5. The stator winding 32 is fixed to the stator core 31 by passing through multiple slots (not shown) formed in the inner periphery 31a of the stator core 31 so as to extend in the axial direction.

シャフト4は、固定子3に部分的に囲まれている。シャフト4は、回転軸Axまわりに回転可能なように、二つの軸受6を介して筐体2に支持されている。言い換えると、二つの軸受6は、シャフト4を筐体2に対して回転可能に支持している。回転軸Axは、例えば、シャフト4の中心軸(中心線)である。なお、回転軸Axは、シャフト4の中心軸と異なっても良い。 The shaft 4 is partially surrounded by the stator 3. The shaft 4 is supported by the housing 2 via two bearings 6 so that it can rotate around a rotation axis Ax. In other words, the two bearings 6 support the shaft 4 so that it can rotate relative to the housing 2. The rotation axis Ax is, for example, the central axis (center line) of the shaft 4. Note that the rotation axis Ax may be different from the central axis of the shaft 4.

以下の説明では、便宜上、回転軸Axの軸方向、径方向、および周方向が定義されている。軸方向は、回転軸Axに沿う方向である。径方向は、回転軸Axと直交する方向である。周方向は、回転軸Axまわりの方向である。なお、以下の説明では、特に言及しない限り、軸方向、径方向、および周方向は、回転軸Axの軸方向、径方向、および周方向である。 In the following description, for convenience, the axial direction, radial direction, and circumferential direction of the rotation axis Ax are defined. The axial direction is the direction along the rotation axis Ax. The radial direction is the direction perpendicular to the rotation axis Ax. The circumferential direction is the direction around the rotation axis Ax. Note that in the following description, unless otherwise specified, the axial direction, radial direction, and circumferential direction refer to the axial direction, radial direction, and circumferential direction of the rotation axis Ax.

シャフト4は、筐体2の開口部21を貫通するように、回転軸Axに沿って軸方向に延びている。シャフト4のうち軸方向の両端部4a、4bの間の部分は、筐体2に収容されている。一方、シャフト4の軸方向の両端部4a、4bは、筐体2から外部に突出している。 The shaft 4 extends axially along the rotation axis Ax, passing through the opening 21 of the housing 2. The portion of the shaft 4 between its two axial ends 4a, 4b is housed within the housing 2. Meanwhile, the two axial ends 4a, 4b of the shaft 4 protrude from the housing 2 to the outside.

一方の端部4aは、例えば、種々の結合対象と結合される。また、他方の端部4bには、外扇が固定されている。外扇は、例えば外扇カバーに覆われ、シャフト4と一体に回転する。 One end 4a can be connected to various connecting objects, for example. An external fan is fixed to the other end 4b. The external fan is covered, for example, by an external fan cover, and rotates integrally with the shaft 4.

シャフト4における二つの軸受6と回転子5とのそれぞれの間には、内扇41が固定されている。内扇41は、シャフト4と一体に回転して軸方向に向かって流れる気流を発生させ、閉空間において冷却用気体を循環させる。図1において内扇41は、例えば、紙面の右から左へ流れる気流を発生させ、回転子5や固定子3を冷却する。なお、以下の説明では特に断りがない限り、内扇41によって筐体2内に生じる気流の方向は上述の方向として説明する。 An internal fan 41 is fixed to the shaft 4 between each of the two bearings 6 and the rotor 5. The internal fan 41 rotates integrally with the shaft 4, generating an airflow that flows in the axial direction, circulating cooling gas in the enclosed space. In Figure 1, the internal fan 41 generates an airflow that flows, for example, from right to left on the page, to cool the rotor 5 and stator 3. In the following explanation, unless otherwise specified, the direction of the airflow generated within the housing 2 by the internal fan 41 will be described as the direction described above.

図2は、本実施形態に係る回転子5の断面図である。図2に示すように、回転子5は、回転子鉄心51と、複数の回転子巻線52と、複数のポールヘッド53と、複数の絶縁層54と、複数のブラケット55と、複数の絶縁板56と、を有する。なお、回転子巻線52は巻線の一例である。 Figure 2 is a cross-sectional view of the rotor 5 according to this embodiment. As shown in Figure 2, the rotor 5 has a rotor core 51, multiple rotor windings 52, multiple pole heads 53, multiple insulating layers 54, multiple brackets 55, and multiple insulating plates 56. Note that the rotor windings 52 are an example of a winding.

図1に示すように、回転子鉄心51は、シャフト4のうち軸方向の両端部4a、4bの間の部分に取り付けられている。このため、回転子鉄心51は、筐体2に収容されるとともに、シャフト4と一体に回転する。なお、以下の説明では特に断りがない限り、図2において回転子5の回転方向は時計周りの方向として説明する。 As shown in Figure 1, the rotor core 51 is attached to the shaft 4 between its axial ends 4a, 4b. As a result, the rotor core 51 is housed in the housing 2 and rotates integrally with the shaft 4. In the following explanation, unless otherwise specified, the rotation direction of the rotor 5 in Figure 2 will be described as clockwise.

二つの軸受6は、筐体2の開口部21に設けられている。すなわち、回転子鉄心51は、軸方向において二つの軸受6の間に位置している。二つの軸受6は、例えば、すべり軸受等である。 The two bearings 6 are provided in the opening 21 of the housing 2. That is, the rotor core 51 is located axially between the two bearings 6. The two bearings 6 are, for example, plain bearings.

図2に示すように、回転子鉄心51は、中央部510と、複数の突極511を有する。中央部510は、シャフト4に取り付けられている。突極511は、中央部510から固定子鉄心31の内周部31aに向かって径方向外側に突出している。言い換えると、突極511は、固定子3とシャフト4との間で回転軸Axの径方向に延びている。内周部31aは、例えば、固定子鉄心31の内周面、又は固定子鉄心31の径方向内側の端部である。 As shown in FIG. 2, the rotor core 51 has a central portion 510 and multiple salient poles 511. The central portion 510 is attached to the shaft 4. The salient poles 511 protrude radially outward from the central portion 510 toward the inner periphery 31a of the stator core 31. In other words, the salient poles 511 extend radially about the rotation axis Ax between the stator 3 and the shaft 4. The inner periphery 31a is, for example, the inner periphery surface of the stator core 31 or the radially inner end of the stator core 31.

回転子巻線52は、回転子鉄心51の突極511の側面511aに巻き付いている。言い換えると、回転子巻線52は、突極511を囲んでいる。側面511aは、突極511が延びる方向と交差する方向(例えば軸方向および周方向)に向く突極511の外面である。 The rotor winding 52 is wound around the side surface 511a of the salient pole 511 of the rotor core 51. In other words, the rotor winding 52 surrounds the salient pole 511. The side surface 511a is the outer surface of the salient pole 511 that faces in a direction (e.g., the axial direction and circumferential direction) that intersects the direction in which the salient pole 511 extends.

各ポールヘッド53は、対応する突極511の回転軸Axの径方向の外側における端部に取り付けられる。各ポールヘッド53は、突極511の側面511aから軸方向及び周方向に張り出している。これにより、各ポールヘッド53は、回転子巻線52を径方向外側から押さえる。このため、ポールヘッド53は、径方向において突極511と固定子鉄心31の内周部31aとの間に位置する。 Each pole head 53 is attached to the end of the corresponding salient pole 511 on the radially outer side of the rotation axis Ax. Each pole head 53 protrudes axially and circumferentially from the side surface 511a of the salient pole 511. As a result, each pole head 53 presses against the rotor winding 52 from the radially outer side. Therefore, the pole head 53 is located radially between the salient pole 511 and the inner periphery 31a of the stator core 31.

ポールヘッド53は、端面53aと、底面53bと、を有する。端面53aは、径方向の外側を向くとともに略周方向に延びる円弧状の曲面である。端面53aの半径は、固定子鉄心31の内周部31aの半径より短い。そのため、端面53aは内周部31aから離間し、当該端面53aと内周部31aとの間に気流が通ることが可能な隙間18が形成される。なお、端面53aの中心は、固定子鉄心31の内周部31aの中心と異なっても良い。底面53bは、端面53aの反対側に位置し、突極511に向いている。 The pole head 53 has an end face 53a and a bottom face 53b. The end face 53a is an arc-shaped curved surface that faces radially outward and extends approximately circumferentially. The radius of the end face 53a is shorter than the radius of the inner periphery 31a of the stator core 31. As a result, the end face 53a is spaced from the inner periphery 31a, forming a gap 18 between the end face 53a and the inner periphery 31a through which airflow can pass. The center of the end face 53a may differ from the center of the inner periphery 31a of the stator core 31. The bottom face 53b is located on the opposite side of the end face 53a and faces the salient pole 511.

絶縁層54は、例えば、合成樹脂等で形成された層である。絶縁層54は、突極511と回転子巻線52との間で径方向に延びた部分と、回転子巻線52とポールヘッド53との間で略周方向に延びた部分と、を有する。言い換えると、絶縁層54は、L字形状の断面を有する。 The insulating layer 54 is a layer formed, for example, from a synthetic resin. The insulating layer 54 has a portion extending radially between the salient pole 511 and the rotor winding 52, and a portion extending approximately circumferentially between the rotor winding 52 and the pole head 53. In other words, the insulating layer 54 has an L-shaped cross section.

ブラケット55は、例えば、アルミニウム等の金属で形成される部品である。ブラケット55は、周方向において隣り合う二つの突極511の間に位置するとともに、当該ブラケット55を貫通するボルトAによって回転子鉄心51に固定されている。なお、本実施形態では、複数のブラケット55のうち少なくとも二つが、軸方向に間隔を介して並べられる。 The bracket 55 is a component made of a metal such as aluminum. The bracket 55 is positioned between two circumferentially adjacent salient poles 511 and is fixed to the rotor core 51 by a bolt A that passes through the bracket 55. In this embodiment, at least two of the multiple brackets 55 are arranged axially with a gap between them.

各ブラケット55は、周方向において回転子巻線52および絶縁板56を突極511に固定している。言い換えると、各ブラケット55は、周方向において隣り合う二つの回転子巻線52および絶縁板56を支持している。 Each bracket 55 secures the rotor winding 52 and insulating plate 56 to the salient pole 511 in the circumferential direction. In other words, each bracket 55 supports two rotor windings 52 and insulating plates 56 that are adjacent to each other in the circumferential direction.

図3は、本実施形態に係る回転子5の一部を拡大した断面図である。図3に示すように、各ブラケット55に、少なくとも一つの障壁551が設けられる。障壁551は、ブラケット55と一体に形成され、周方向における当該ブラケット55の両端部55aのうち少なくとも一方から固定子3の内周部31aに向かって突出している。 Figure 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion of the rotor 5 according to this embodiment. As shown in Figure 3, at least one barrier 551 is provided on each bracket 55. The barrier 551 is formed integrally with the bracket 55 and protrudes from at least one of the two end portions 55a of the bracket 55 in the circumferential direction toward the inner periphery 31a of the stator 3.

障壁551は、例えば、突極511の側面511aに沿う方向に延びている。図2に示すように、径方向の外側における障壁551の先端551aは、径方向において固定子3と回転子5との間に位置する。 The barrier 551 extends, for example, in a direction along the side surface 511a of the salient pole 511. As shown in Figure 2, the tip 551a of the barrier 551 on the radially outer side is located between the stator 3 and the rotor 5 in the radial direction.

本実施形態では、障壁551の先端551aは、ポールヘッド53の端面53aと、当該端面53aにおいて回転軸Axから最も離間している頭頂部53a1と、の間に位置する。このため、障壁551は、固定子鉄心31の内周部31aから離間している。なお、障壁551の長さは、先端551aがポールヘッド53の端面53aと頭頂部53a1との間に位置する長さであれば適宜変更しても良い。 In this embodiment, the tip 551a of the barrier 551 is located between the end face 53a of the pole head 53 and the vertex 53a1 of the end face 53a that is farthest from the rotation axis Ax. Therefore, the barrier 551 is spaced apart from the inner periphery 31a of the stator core 31. Note that the length of the barrier 551 may be changed as appropriate, as long as the tip 551a is located between the end face 53a of the pole head 53 and the vertex 53a1.

絶縁板56は、例えば、エポキシ樹脂等の合成樹脂で形成された板である。複数の絶縁板56は、互いに同一の形状を有する。なお、複数の絶縁板56は、互いに異なる形状を有しても良い。 The insulating plates 56 are plates made of synthetic resin, such as epoxy resin. The multiple insulating plates 56 have the same shape. However, the multiple insulating plates 56 may also have different shapes.

図4は、本実施形態のブラケット55及び絶縁板56の平面図である。図4に示すように、各絶縁板56は、周方向において、それぞれ反転した状態で回転子巻線52とブラケット55との間に位置する。図4において、軸方向の冷却用気体の流れる方向は紙面の上部方向から下部方向であり、また、回転方向は紙面の左方向から右方向であるものとする。 Figure 4 is a plan view of the bracket 55 and insulating plate 56 of this embodiment. As shown in Figure 4, each insulating plate 56 is positioned between the rotor winding 52 and the bracket 55 in an inverted state in the circumferential direction. In Figure 4, the axial flow direction of the cooling gas is from top to bottom on the page, and the rotation direction is from left to right on the page.

軸方向における絶縁板56の幅は、軸方向におけるブラケット55の幅より若干大きい。径方向における絶縁板56の長さは、突極511に巻き付いている回転子巻線52の沿面距離より若干長い。これにより、絶縁板56は、回転子巻線52とブラケット55とが導通することを防ぐ。 The width of the insulating plate 56 in the axial direction is slightly larger than the width of the bracket 55 in the axial direction. The length of the insulating plate 56 in the radial direction is slightly longer than the creepage distance of the rotor winding 52 wound around the salient pole 511. As a result, the insulating plate 56 prevents electrical conduction between the rotor winding 52 and the bracket 55.

図5は、本実施形態に係る絶縁板56の平面図である。図5に示すように、絶縁板56には、複数の凹部561と、複数の溝562と、が設けられている。さらに、絶縁板56は、係合部563を有する。 Figure 5 is a plan view of the insulating plate 56 according to this embodiment. As shown in Figure 5, the insulating plate 56 has multiple recesses 561 and multiple grooves 562. Furthermore, the insulating plate 56 has an engaging portion 563.

複数の凹部561は、絶縁板56の径方向の内側における端部56bから絶縁板56の径方向の外側における端部56aに向かって凹んでいる。さらに、凹部561は、絶縁板56において回転子巻線52と接する面に設けられる。各凹部561は、絶縁板56が回転子巻線52とブラケット55との間に配置された際、ボルトAと接触する部分である。言い換えると、各凹部561は、絶縁板56が回転子巻線52とブラケット55との間に配置された際、ボルトAと嵌合する部分である。 The multiple recesses 561 are recessed from the end 56b on the inner side of the insulating plate 56 in the radial direction toward the end 56a on the outer side of the insulating plate 56 in the radial direction. Furthermore, the recesses 561 are provided on the surface of the insulating plate 56 that contacts the rotor winding 52. Each recess 561 is a portion that comes into contact with bolt A when the insulating plate 56 is placed between the rotor winding 52 and the bracket 55. In other words, each recess 561 is a portion that fits with bolt A when the insulating plate 56 is placed between the rotor winding 52 and the bracket 55.

径方向の外側における溝562の端部562aは、絶縁板56の端部56aに開口する。径方向の内側における溝562の端部562bは、絶縁板56の端部56bに開口する。すなわち、複数の溝562のそれぞれは、径方向における絶縁板56の両端部56a、56bに開口する。複数の溝562のそれぞれは、径方向に対して傾斜している。 The radially outer end 562a of the groove 562 opens to the end 56a of the insulating plate 56. The radially inner end 562b of the groove 562 opens to the end 56b of the insulating plate 56. In other words, each of the multiple grooves 562 opens to both radial ends 56a, 56b of the insulating plate 56. Each of the multiple grooves 562 is inclined with respect to the radial direction.

図4に示すように、回転子5の回転方向に対して突極511の後面部となる回転子巻線52部分と接する絶縁板56(図4の右側の絶縁板56)において、複数の溝562の傾斜方向は、軸方向の冷却用気体の流れる方向の風上側に端部562aが配され、風下側に端部562bあるいは後述の端部56c側の開口部が配されるように構成される。 As shown in Figure 4, in the insulating plate 56 (insulating plate 56 on the right side in Figure 4) that contacts the rotor winding 52 portion that is the rear surface of the salient pole 511 in the direction of rotation of the rotor 5, the inclination direction of the multiple grooves 562 is configured so that end 562a is located on the upwind side in the direction of axial cooling gas flow, and end 562b or the opening on end 56c (described below) is located on the downwind side.

また、回転子5の回転方向に対して突極511の前面部となる回転子巻線52部分と接する絶縁板56(図4の左側の絶縁板56)において、複数の溝562の傾斜方向は、軸方向の冷却用気体の流れる方向の風上側に端部562bあるいは後述の端部56c側の開口部が配され、風下側に端部562aが配されるように構成される。これにより、回転子5の回転により軸方向の冷却用気体の風の流れを助長することができる。 Furthermore, in the insulating plate 56 (insulating plate 56 on the left side in Figure 4) that contacts the portion of the rotor winding 52 that forms the front surface of the salient pole 511 in the direction of rotation of the rotor 5, the inclination direction of the multiple grooves 562 is configured so that the opening on end 562b or end 56c (described below) is located on the upwind side in the direction of axial cooling gas flow, and end 562a is located on the downwind side. This allows the rotation of the rotor 5 to promote the flow of cooling gas in the axial direction.

図3に示すように、一方の絶縁板56に設けられた溝562の端部562bは、隣り合う二つの突極511の側面511aの間、且つ径方向の内側における回転子巻線52の端面52aと中央部510との間、に形成された空間Sを介して、他方の絶縁板56に設けられた溝562の端部562bと連通している。なお、図5に示すように、複数の溝562のうち少なくとも一つの端部562bは、軸方向における絶縁板56の一方の端部56cに開口している。 As shown in FIG. 3, the end 562b of the groove 562 provided in one insulating plate 56 communicates with the end 562b of the groove 562 provided in the other insulating plate 56 via a space S formed between the side surfaces 511a of two adjacent salient poles 511 and between the end surface 52a of the rotor winding 52 on the radially inner side and the central portion 510. As shown in FIG. 5, the end 562b of at least one of the multiple grooves 562 opens to one end 56c of the insulating plate 56 in the axial direction.

図3に示すように、各溝562は、絶縁板56における回転子巻線52に向く面56dから凹んで形成される。これにより、溝562を通過する気流は、回転子巻線52を直接冷却できる。 As shown in FIG. 3, each groove 562 is recessed from the surface 56d of the insulating plate 56 facing the rotor winding 52. This allows the airflow passing through the groove 562 to directly cool the rotor winding 52.

なお、本実施形態では、絶縁板56には径方向に対して傾斜した複数の溝562が設けられているが、これに限らない。例えば、溝562の幅、形状および数等は、絶縁板56の強度的に許容可能な範囲で適宜変更されても良い。 In this embodiment, the insulating plate 56 has multiple grooves 562 that are inclined relative to the radial direction, but this is not limited to this. For example, the width, shape, and number of the grooves 562 may be changed as appropriate within the allowable range in terms of the strength of the insulating plate 56.

係合部563は、絶縁板56の厚さ方向に凹んでいる部分である。係合部563は、絶縁層54と係合する。これにより、係合部563は、回転子5が回転する遠心力によって絶縁板56が径方向の外側に飛散することを防ぐ。 The engagement portion 563 is a recessed portion in the thickness direction of the insulating plate 56. The engagement portion 563 engages with the insulating layer 54. This prevents the insulating plate 56 from being scattered radially outward due to the centrifugal force generated when the rotor 5 rotates.

突極形回転電機1が稼働することで、シャフト4の回転に伴って、当該シャフト4に取り付けられている回転子5と内扇41とが回転する。内扇41が回転することで、筐体2の閉空間において軸方向に流れる気流が発生する。また、回転子5が回転することで、回転子5の表面に沿って気流が流れる。 When the salient-pole rotating electric machine 1 is operating, the rotor 5 and the inner fan 41 attached to the shaft 4 rotate in conjunction with the rotation of the shaft 4. The rotation of the inner fan 41 generates an airflow that flows axially in the closed space of the housing 2. Furthermore, the rotation of the rotor 5 causes an airflow to flow along the surface of the rotor 5.

回転子5の表面に沿って流れる気流は、例えばポールヘッド53の端面53aに沿って、回転方向の反対側(背面側)に向かって流れる。回転子5の表面に沿って流れる気流は、ポールヘッド53を通過した後、障壁551に衝突する。 The airflow flowing along the surface of the rotor 5 flows toward the opposite side of the rotation direction (the rear side), for example, along the end face 53a of the pole head 53. After passing through the pole head 53, the airflow flowing along the surface of the rotor 5 collides with the barrier 551.

障壁551に衝突した気流は、障壁551に誘導されて一方の絶縁板56の溝562の端部562aへ流入する。気流は、回転子巻線52を冷却しながら当該一方の絶縁板56の溝562を通過する。一方の絶縁板56の溝562を通過した気流は、空間Sを介して他方の絶縁板56の溝562の端部562bへ流入する。 The airflow that collides with the barrier 551 is guided by the barrier 551 and flows into the end 562a of the groove 562 of one of the insulating plates 56. The airflow passes through the groove 562 of that insulating plate 56 while cooling the rotor winding 52. The airflow that passes through the groove 562 of one of the insulating plates 56 flows through the space S into the end 562b of the groove 562 of the other insulating plate 56.

気流は、他方の突極511に巻き付けられた回転子巻線52を冷却しながら、他方の絶縁板56の溝562を通過する。他方の絶縁板56の溝562を通過した気流は、他方のポールヘッド53の端面53aに沿って流れる。以降、気流は、同様な手順で回転子5全体を冷却する。 The airflow passes through the groove 562 in the other insulating plate 56, cooling the rotor winding 52 wound around the other salient pole 511. After passing through the groove 562 in the other insulating plate 56, the airflow flows along the end face 53a of the other pole head 53. The airflow then cools the entire rotor 5 in a similar manner.

一方で、軸方向に向かって流れる気流は、例えばシャフト4の表面に沿って、ブラケット55の外面や空間Sを流れる。複数の溝562のうち少なくとも一つの端部562bは、軸方向における一方の端部56cに開口している。さらに、溝562は、上述のように径方向に対して傾斜している。そのため、軸方向に流れる気流は、回転子巻線52を冷却しながら絶縁板56の溝562を通過するとともに、ポールヘッド53の端面53aに誘導される。これにより、溝562は、内扇41によって循環している冷却用気体を回転子5の表面に誘導することができる。 On the other hand, the airflow flowing in the axial direction flows, for example, along the surface of the shaft 4, through the outer surface of the bracket 55 and the space S. At least one end 562b of the multiple grooves 562 opens to one end 56c in the axial direction. Furthermore, as described above, the grooves 562 are inclined relative to the radial direction. Therefore, the airflow flowing in the axial direction passes through the grooves 562 in the insulating plate 56 while cooling the rotor winding 52, and is guided to the end face 53a of the pole head 53. This allows the grooves 562 to guide the cooling gas circulated by the internal fan 41 to the surface of the rotor 5.

溝562が径方向に対して傾斜しているため、溝562を通過した冷却用気体は、実質的に軸方向に送られる。そのため、絶縁板56は、軸方向に流れる気流がブラケット55に衝突したとしても、当該気流を軸方向に送ることができる。 Because the grooves 562 are inclined relative to the radial direction, the cooling gas that passes through the grooves 562 is essentially sent in the axial direction. Therefore, even if the axially flowing airflow collides with the bracket 55, the insulating plate 56 can send the airflow in the axial direction.

なお、本実施形態の突極形回転電機1では、周方向におけるブラケット55の両端部55aに障壁551が設けられている構成を例として説明した。しかし、少なくとも周方向において気流の流入側に障壁551が設けられていれば良い。 In the salient-pole rotating electric machine 1 of this embodiment, the barriers 551 are provided at both ends 55a of the bracket 55 in the circumferential direction. However, it is sufficient if the barriers 551 are provided at least on the inflow side of the airflow in the circumferential direction.

以上のように、本実施形態の突極形回転電機1は、筐体2と、固定子3と、シャフト4と、回転子5と、を備える。固定子3は、筐体2に収容されている。シャフト4は、固定子3に囲まれるとともに回転軸Axまわりに回転可能である。回転子5は、シャフト4に取り付けられており、複数の突極511と、複数の回転子巻線52と、ブラケット55と、二つの絶縁板56と、を有する。複数の突極511は、固定子3とシャフト4との間で回転軸Axの径方向に延びている。複数の回転子巻線52は、複数の突極511に巻き付けられている。ブラケット55は、複数の回転子巻線52のうち回転軸Axまわりの周方向において隣り合う二つの間に位置するとともに複数の回転子巻線52のうち当該二つを支持する。二つの絶縁板56は、周方向においてブラケット55と複数の回転子巻線52のうち二つとの間に位置する。二つの絶縁板56のそれぞれには、径方向における当該絶縁板56の両端部56a、56bに開口する溝562が設けられる。溝562は、径方向に対して傾斜している。 As described above, the salient-pole rotating electric machine 1 of this embodiment comprises a housing 2, a stator 3, a shaft 4, and a rotor 5. The stator 3 is housed in the housing 2. The shaft 4 is surrounded by the stator 3 and is rotatable about the rotation axis Ax. The rotor 5 is attached to the shaft 4 and has multiple salient poles 511, multiple rotor windings 52, a bracket 55, and two insulating plates 56. The multiple salient poles 511 extend radially about the rotation axis Ax between the stator 3 and the shaft 4. The multiple rotor windings 52 are wound around the multiple salient poles 511. The bracket 55 is located between two of the multiple rotor windings 52 that are adjacent in the circumferential direction about the rotation axis Ax and supports those two of the multiple rotor windings 52. The two insulating plates 56 are located circumferentially between the bracket 55 and two of the multiple rotor windings 52. Each of the two insulating plates 56 has a groove 562 that opens to both ends 56a, 56b of the insulating plate 56 in the radial direction. The groove 562 is inclined relative to the radial direction.

回転子5が回転し始めると、回転方向とは逆方向に当該回転子5の表面を流れる気流が発生する。さらに、シャフト4に取り付けられた内扇41からは、軸方向に気流が発生する。周方向におけるブラケット55と回転子巻線52との間に位置する絶縁板56には、径方向に対して傾斜している溝562が設けられている。そのため、回転子5が回転することにより発生する気流および内扇41から発生した気流は、溝562を通過することで、軸方向に送られながら回転子5の表面を流れる。 When the rotor 5 begins to rotate, an airflow is generated that flows over the surface of the rotor 5 in the direction opposite to the direction of rotation. Furthermore, an airflow is generated in the axial direction from the internal fan 41 attached to the shaft 4. The insulating plate 56, located circumferentially between the bracket 55 and the rotor winding 52, has grooves 562 that are inclined radially. Therefore, the airflow generated by the rotation of the rotor 5 and the airflow generated by the internal fan 41 pass through the grooves 562 and flow over the surface of the rotor 5 while being sent in the axial direction.

これにより、絶縁板56は、内扇41から発生する気流と、回転子5が回転することにより発生する気流と、を回転子巻線52に誘導する。従って、本実施形態の突極形回転電機1では、回転子5の冷却効率を向上可能である。 As a result, the insulating plate 56 guides the airflow generated by the internal fan 41 and the airflow generated by the rotation of the rotor 5 to the rotor winding 52. Therefore, the salient-pole rotating electric machine 1 of this embodiment can improve the cooling efficiency of the rotor 5.

また、本実施形態の突極形回転電機1は、周方向におけるブラケット55の両端部55aのうち少なくとも一方から固定子3に向かって突出する障壁551をさらに備える。障壁551の先端551aは、径方向において固定子3と回転子5との間に位置する。これにより、回転子5が回転することにより発生する気流は、障壁551に衝突することで、溝562に誘導される。従って、突極形回転電機1では、回転子5の冷却効率をさらに向上可能である。 The salient-pole rotating electric machine 1 of this embodiment also includes a barrier 551 that protrudes toward the stator 3 from at least one of the circumferential end portions 55a of the bracket 55. The tip 551a of the barrier 551 is located between the stator 3 and the rotor 5 in the radial direction. As a result, airflow generated by the rotation of the rotor 5 collides with the barrier 551 and is guided into the groove 562. Therefore, the salient-pole rotating electric machine 1 can further improve the cooling efficiency of the rotor 5.

また、本実施形態では、径方向の内側における溝562の端部562bは、径方向の内側における絶縁板56の端部56bに開口するとともに回転軸Axに沿う軸方向における絶縁板56の一方の端部56cに開口する。これにより、溝562は、軸方向に流れる気流を軸方向に送り易くする。 In addition, in this embodiment, the radially inner end 562b of the groove 562 opens to the radially inner end 56b of the insulating plate 56 and also opens to one end 56c of the insulating plate 56 in the axial direction along the rotation axis Ax. This makes it easier for the groove 562 to direct the airflow flowing in the axial direction.

また、本実施形態では、二つの絶縁板56は、互いに同一の形状を有する。これにより、突極形回転電機1は、コストを低減することができる。 Furthermore, in this embodiment, the two insulating plates 56 have the same shape. This allows the salient-pole rotating electric machine 1 to reduce costs.

以上、本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで一例であって、発明の範囲を限定することは意図していない。上記実施形態は、その他様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。また、各構成や、形状、等のスペック(構造や、種類、方向、形式、大きさ、長さ、幅、厚さ、高さ、数、配置、位置、材質等)は、適宜に変更して実施することができる。 The above describes an embodiment of the present invention, but the above embodiment is merely an example and is not intended to limit the scope of the invention. The above embodiment can be implemented in a variety of other forms, and various omissions, substitutions, combinations, and modifications can be made without departing from the spirit of the invention. Furthermore, the specifications of each configuration, shape, and the like (structure, type, direction, format, size, length, width, thickness, height, number, arrangement, position, material, etc.) can be modified as appropriate.

1…突極形回転電機、2…筐体、3…固定子、4…シャフト、5…回転子、51…回転子鉄心、511…突極、52…回転子巻線(巻線)、55…ブラケット、55a…端部、551…障壁、551a…先端、56…絶縁板、56a…径方向の外側における端部、56b…径方向の内側における端部、56c…軸方向における一方の端部、562…溝、562b…径方向の内側における溝の端部、Ax…回転軸。 1... salient pole rotating electric machine, 2... housing, 3... stator, 4... shaft, 5... rotor, 51... rotor core, 511... salient pole, 52... rotor winding (winding), 55... bracket, 55a... end, 551... barrier, 551a... tip, 56... insulating plate, 56a... radially outer end, 56b... radially inner end, 56c... one axial end, 562... groove, 562b... radially inner end of groove, Ax... rotating shaft.

Claims (5)

筐体と、
前記筐体に収容された固定子と、
前記固定子に囲まれるとともに回転軸まわりに回転可能なシャフトと、
前記固定子と前記シャフトとの間で前記回転軸の径方向に延びた複数の突極と、前記複数の突極に巻き付けられた複数の巻線と、前記複数の巻線のうち前記回転軸まわりの周方向において隣り合う二つの間に位置するとともに前記複数の巻線のうち当該二つを支持するブラケットと、前記周方向において前記ブラケットと前記複数の巻線のうち前記二つとの間に位置する二つの絶縁板と、を有し、前記シャフトに取り付けられた回転子と、
を備え、
前記二つの絶縁板のそれぞれには、前記径方向における当該絶縁板の両端部に開口する溝が設けられ、
前記溝は、前記径方向に対して傾斜している、
突極形回転電機。
The housing and
a stator housed in the housing;
a shaft surrounded by the stator and rotatable about a rotation axis;
a rotor attached to the shaft, the rotor including: a plurality of salient poles extending in a radial direction of the rotating shaft between the stator and the shaft; a plurality of windings wound around the plurality of salient poles; a bracket positioned between two adjacent ones of the plurality of windings in a circumferential direction around the rotating shaft and supporting the two windings; and two insulating plates positioned between the bracket and the two windings in the circumferential direction;
Equipped with
each of the two insulating plates is provided with a groove that opens to both ends of the insulating plate in the radial direction;
The groove is inclined with respect to the radial direction.
Salient pole rotating electric machine.
前記周方向における前記ブラケットの両端部のうち少なくとも一方から前記固定子に向かって突出する障壁、
をさらに備え、
前記障壁の先端は、前記径方向において前記固定子と前記回転子との間に位置する、
請求項1に記載の突極形回転電機。
a barrier protruding from at least one of both end portions of the bracket in the circumferential direction toward the stator;
Furthermore,
a tip of the barrier wall is located between the stator and the rotor in the radial direction;
2. A salient pole rotating electric machine according to claim 1.
前記径方向の内側における前記溝の端部は、前記径方向の内側における前記絶縁板の端部に開口するとともに前記回転軸に沿う軸方向における前記絶縁板の一方の端部に開口する、
請求項1又は2に記載の突極形回転電機。
an end of the groove on the inner side in the radial direction opens to an end of the insulating plate on the inner side in the radial direction and also opens to one end of the insulating plate in the axial direction along the rotation shaft;
3. A salient-pole rotating electric machine according to claim 1 or 2.
前記二つの絶縁板は、互いに同一の形状を有する、
請求項1又は2に記載の突極形回転電機。
The two insulating plates have the same shape.
3. A salient-pole rotating electric machine according to claim 1 or 2.
筐体と、
前記筐体に収容された固定子と、
前記固定子に囲まれるとともに回転軸まわりに回転可能なシャフトと、
前記固定子と前記シャフトとの間で前記回転軸の径方向に延びた複数の突極と、前記複数の突極に巻き付けられた複数の巻線と、前記複数の巻線のうち前記回転軸まわりの周方向において隣り合う二つの間に位置するとともに前記複数の巻線のうち当該二つを支持するブラケットと、前記周方向において前記ブラケットと前記複数の巻線のうち前記二つとの間に位置する二つの絶縁板と、を有し、前記シャフトに取り付けられた回転子と、
前記周方向における前記ブラケットの両端部のうち少なくとも一方から前記固定子に向かって延びる障壁と、
を備え、
前記障壁の先端は、前記径方向において前記固定子と前記回転子との間に位置する、
突極形回転電機。
The housing and
a stator housed in the housing;
a shaft surrounded by the stator and rotatable about a rotation axis;
a rotor attached to the shaft, the rotor including: a plurality of salient poles extending in a radial direction of the rotating shaft between the stator and the shaft; a plurality of windings wound around the plurality of salient poles; a bracket positioned between two adjacent ones of the plurality of windings in a circumferential direction around the rotating shaft and supporting the two windings; and two insulating plates positioned between the bracket and the two windings in the circumferential direction;
a barrier wall extending from at least one of both end portions of the bracket in the circumferential direction toward the stator;
Equipped with
a tip of the barrier wall is located between the stator and the rotor in the radial direction;
Salient pole rotating electric machine.
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