本發(fā)明涉及一種例如渦輪發(fā)電機(jī)這樣的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，尤其涉及旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的通風(fēng)冷卻性能的改善。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)有的具有圓筒形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在轉(zhuǎn)子鐵心的圓周方向上設(shè)置有多個切槽，多個上述切槽沿軸向貫穿旋轉(zhuǎn)鐵心，并將作為勵磁繞組的轉(zhuǎn)子繞組以分布卷繞的方式安裝在各上述切槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子繞組的線圈邊端部(日文：コイルエンド部)以比轉(zhuǎn)子鐵心的鐵心端面更突出的形態(tài)配置。

此外，在具有圓筒形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，該圓筒形轉(zhuǎn)子通過寬度較小的副切槽或是對轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行支承的U字狀通道而在設(shè)于轉(zhuǎn)子鐵心的各切槽的切槽底部設(shè)置空間，使制冷劑氣體經(jīng)過上述空間來對轉(zhuǎn)子繞組進(jìn)行冷卻。

在現(xiàn)有的具有圓筒形轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，對于在轉(zhuǎn)子鐵心的切槽的底部具有副切槽的轉(zhuǎn)子，通過與副切槽相鄰地配置流線形體楔塊來改善冷卻性能(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。

此外，在轉(zhuǎn)子鐵心的切槽的底部具有U字狀通道的轉(zhuǎn)子中，相較于相鄰的間隔片的比轉(zhuǎn)子鐵心的鐵心端面更突出的突出端面而言，U字狀通道的比轉(zhuǎn)子鐵心的鐵心端面更突出的突出端面進(jìn)一步地沿軸向突出，從而成為使制冷劑氣體不易流動的結(jié)構(gòu)。

然而，作為包括在轉(zhuǎn)子鐵心的切槽底部具有U字狀通道的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如存在圖9及圖10所示的結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)子鐵心1的切槽2中安裝有轉(zhuǎn)子繞組3，轉(zhuǎn)子繞組3的線圈邊端部從轉(zhuǎn)子鐵心1的鐵心端面1a朝軸向外側(cè)延伸。在轉(zhuǎn)子鐵心1的切槽2的切槽底部2a配置有U字狀通道4，該U字狀通道4與轉(zhuǎn)子繞組3的底部抵接而接觸，并沿軸向延伸，U字狀通道4的突出端面4a比轉(zhuǎn)子鐵心1的鐵心端面1a更朝軸向外側(cè)突出，制冷劑氣體在U字狀通道4內(nèi)流過，以對轉(zhuǎn)子繞組3進(jìn)行冷卻。

在轉(zhuǎn)子鐵心1的切槽2內(nèi)安裝有切槽單元5，轉(zhuǎn)子鐵心1的切槽2內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組3和U字狀通道4通過切槽單元5而與轉(zhuǎn)子鐵心1絕緣，切槽單元5的軸向端面比轉(zhuǎn)子鐵心1的鐵心端面1a更沿軸向突出以進(jìn)行絕緣。由于U字狀通道4對切槽單元5進(jìn)行保護(hù)，因此，例如使U字狀通道4的突出端面4a與切槽單元5的突出端面以相同的程度朝軸向外側(cè)突出。

配置在比轉(zhuǎn)子鐵心1的鐵心端面1a更突出的部分處的轉(zhuǎn)子繞組3之間的間隔片6比轉(zhuǎn)子鐵心1的鐵心端面1a突出規(guī)定的尺寸，并跨過轉(zhuǎn)子繞組3和U字狀通道4而延伸配置，對轉(zhuǎn)子繞組3和U字狀通道4各自相互間的間隔進(jìn)行保持。

為了容易地確認(rèn)周邊部件組裝后的位置關(guān)系，U字狀通道4的突出端面4a以比間隔片6的突出端面6a更朝軸向外側(cè)突出P值的形態(tài)配置。此外，制冷劑氣體如箭頭R1所示從U字狀通道4的突出端面4a一側(cè)流至U字狀通道4內(nèi)，以對轉(zhuǎn)子繞組3進(jìn)行冷卻。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2007-282488號公報(第6-9頁、圖6)

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

在上述現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，為了容易地確認(rèn)周邊部件組裝后的位置關(guān)系，將U字狀通道4的突出端面4a以比間隔片6的突出端面6a更朝軸向外側(cè)突出P值的方式配置。由于U字狀通道4的突出端面4a比間隔片6的突出端面6a進(jìn)一步突出，因此，能通過目視來確認(rèn)U字狀通道4的位置，通過對U字狀通道4的突出端面4a和間隔片6的突出端面6a的尺寸進(jìn)行測量使其達(dá)到P值，從而完成U字狀通道4向規(guī)定位置的安裝。

這樣，由于U字狀通道4的突出端面4a比間隔片6的突出端面6a朝軸向外側(cè)突出P值，因此，存在制冷劑氣體不易流向U字狀通道4內(nèi)這樣的問題。

即，制冷劑氣體如箭頭R1所示流至U字狀通道4內(nèi)，但制冷劑氣體中的箭頭R2所示的部分因U字狀通道4的突出部成為壁而無法流至U字狀通道4內(nèi)，因此，制冷劑氣體向U字狀通道4內(nèi)的通氣量受到限制，從而存在作為轉(zhuǎn)子繞組3的冷卻性能而言尚且不夠這樣的問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而作，其目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)通過使U字狀通道的突出端面設(shè)置成比間隔片的突出端面更位于軸向內(nèi)側(cè)，從而能提高冷卻性能。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括：轉(zhuǎn)子鐵心，該轉(zhuǎn)子鐵心在圓周方向上設(shè)有多個沿軸向貫穿的切槽；轉(zhuǎn)子繞組，該轉(zhuǎn)子繞組安裝于設(shè)于上述轉(zhuǎn)子鐵心的上述切槽，且上述轉(zhuǎn)子繞組的線圈邊端部比上述轉(zhuǎn)子鐵心的鐵心端面更朝軸向外側(cè)延伸；U字狀通道，該U字狀通道在上述轉(zhuǎn)子鐵心的上述切槽的切槽底部與上述轉(zhuǎn)子繞組的底部抵接而接觸，并沿軸向延伸，上述U字狀通道以比上述轉(zhuǎn)子鐵心的鐵心端面更朝軸向外側(cè)突出的形態(tài)配置；切槽單元，該切槽單元安裝在上述轉(zhuǎn)子鐵心的上述切槽內(nèi)，并將上述轉(zhuǎn)子鐵心的上述切槽內(nèi)的上述轉(zhuǎn)子繞組及上述U字狀通道與上述轉(zhuǎn)子鐵心之間絕緣；以及間隔片，該間隔片配置在上述轉(zhuǎn)子繞組的比上述轉(zhuǎn)子鐵心的鐵心端面更突出的部分之間，上述U字狀通道的突出端面配置成比上述間隔片的突出端面更靠軸向內(nèi)側(cè)。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，通過將U字狀通道的突出端面設(shè)置成比間隔片的突出端面更靠軸向內(nèi)側(cè)，從而可獲得能減少U字狀通道的突出端面部的壓力損失且能提高冷卻性能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明實施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分立體圖。

圖2是表示本發(fā)明實施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的剖視圖。

圖3是表示本發(fā)明實施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的主要部分剖視圖。

圖4是表示本發(fā)明實施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的立體圖。

圖5是表示本發(fā)明實施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的沿圖4的V-V線的剖視圖。

圖6是表示本發(fā)明實施方式2的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的立體圖。

圖7是表示本發(fā)明實施方式3的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的立體圖。

圖8是表示本發(fā)明實施方式4的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的立體圖。

圖9是表示現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的立體圖。

圖10是表示現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的沿圖9的X-X線的剖視圖。

具體實施方式

實施方式1

以下，基于圖1至圖5，對本發(fā)明實施方式1進(jìn)行說明，在各圖中，對于相同或相當(dāng)?shù)臉?gòu)件、部位，標(biāo)注相同符號進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明實施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分立體圖。圖2是表示本發(fā)明實施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的剖視圖。圖3是表示本發(fā)明實施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的主要部分剖視圖。圖4是表示本發(fā)明實施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的立體圖。圖5是表示本發(fā)明實施方式1的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的沿圖4的V-V線的剖視圖。

在上述各圖中，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子10由轉(zhuǎn)子鐵心12、切槽13、轉(zhuǎn)子繞組14、U字狀通道15、切槽單元16以及間隔片17構(gòu)成，其中，上述轉(zhuǎn)子鐵心12位于轉(zhuǎn)子軸11的中央部，上述切槽13沿軸向貫穿轉(zhuǎn)子鐵心12，且在上述轉(zhuǎn)子鐵心12的圓周方向上設(shè)置有多個，上述轉(zhuǎn)子繞組14安裝在各上述切槽13內(nèi)，且轉(zhuǎn)子繞組14的線圈邊端部以比轉(zhuǎn)子鐵心12的鐵心端面12a更朝軸向外側(cè)延伸的形態(tài)配置，上述U字狀通道15在轉(zhuǎn)子鐵心12的切槽13的切槽底部13a處與轉(zhuǎn)子繞組14的底部抵接而接觸，且沿軸向延伸，并且上述U字狀通道15以比轉(zhuǎn)子鐵心12的鐵心端面12a更朝軸向外側(cè)突出的形態(tài)配置，上述切槽單元16安裝在轉(zhuǎn)子鐵心12的切槽13內(nèi)，并將轉(zhuǎn)子鐵心12的切槽13內(nèi)的轉(zhuǎn)子繞組14及U字狀通道15與轉(zhuǎn)子鐵心12絕緣，上述間隔片17配置在轉(zhuǎn)子繞組14的比轉(zhuǎn)子鐵心12的鐵心端面12a更突出的部分之間。上述間隔片17例如延伸到U字狀通道15之間。

U字狀通道15的突出端面15a配置成比間隔片17的突出端面17a更靠軸向內(nèi)側(cè)，從而減少U字狀通道15的突出端面15a部的制冷劑氣體的通氣的壓力損失。此外，在U字狀通道15的突出端面15a部設(shè)有倒角部15b，從而進(jìn)一步減少制冷劑氣體向U字狀通道15的突出端面15a部通氣的壓力損失。此外，在間隔片17的突出端面17a部也設(shè)置有倒角部17b，從而更進(jìn)一步減少制冷劑氣體向U字狀通道15的突出端面15a部通氣的壓力損失。U字狀通道15的突出端面15a位于比間隔片17的突出端面17a部的倒角部17b更靠軸向內(nèi)側(cè)的位置。

在轉(zhuǎn)子軸11配置有保持環(huán)18，該保持環(huán)18對轉(zhuǎn)子繞組14的線圈邊端部進(jìn)行保持，安裝于轉(zhuǎn)子鐵心12的切槽13處的轉(zhuǎn)子繞組14被轉(zhuǎn)子楔19固定。轉(zhuǎn)子繞組14設(shè)有與U字狀通道15內(nèi)連通的徑向的線圈通氣孔14a，在轉(zhuǎn)子楔19設(shè)有與轉(zhuǎn)子繞組14的線圈通氣孔18a連通的楔通氣孔19a。

接著對動作進(jìn)行說明。制冷劑氣體從轉(zhuǎn)子軸11與保持環(huán)18之間流入，并從U字狀通道15的突出端面15a部沿軸向流至U字狀通道15內(nèi)，然后從U字狀通道15沿徑向流至轉(zhuǎn)子繞組14的線圈通氣孔14a，從轉(zhuǎn)子楔19的楔通氣孔19a流出至轉(zhuǎn)子10表面，以對轉(zhuǎn)子繞組14進(jìn)行冷卻。

在本實施方式1中，由于能通過安裝成使U字狀通道15的突出端面15a比轉(zhuǎn)子鐵心12的鐵心端面12a更突出的突出量為Q值，來確認(rèn)U字狀通道15的安裝位置，因此，能將U字狀通道15的突出端面15a配置成比間隔片17的突出端面17a更靠軸向內(nèi)側(cè)，從而能減少U字狀通道15的突出端面15a部的制冷劑氣體的通氣的壓力損失。

即，由于制冷劑氣體如箭頭R3及R4所示流至U字狀通道15內(nèi)，且箭頭R3的制冷劑氣體因設(shè)于U字狀通道15的突出端面15a部的倒角部15b而變得容易流入U字狀通道15內(nèi)，因此，與上述現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，作為制冷劑氣體的通氣量來說，R3＞R1，并且由于將U字狀通道15的突出端面15a配置成比間隔片17的突出端面17a的倒角部17b更靠軸向內(nèi)側(cè)，因此，在上述現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，制冷劑氣體R2無法流至U字狀通道4內(nèi)，而在本實施方式中，能使制冷劑氣體R4流至U字狀通道15內(nèi)。因而，與上述現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)電機(jī)相比，作為制冷劑氣體的通氣量來說，能使得(R3+R4)＞R1，能大幅增大制冷劑氣體向U字狀通道15內(nèi)的通氣量，從而能顯著提高轉(zhuǎn)子繞組14的冷卻性能。

此外，由于在U字狀通道15的突出端面15a部設(shè)置倒角部15b，且在間隔片17的突出端面17a部也設(shè)置倒角部17b，來更進(jìn)一步減少制冷劑氣體向U字狀通道15的突出端面15a部通氣的壓力損失，因此，能更進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)子繞組14的冷卻性能。

通過CFD(Computational Fluid Dynamics：計算流體動力學(xué))分析和模型驗證測試來確認(rèn)制冷劑氣體向U字狀通道15的突出端面15a部通氣的壓力損失。作為模型，對保持環(huán)入口→U字狀通道的突出端面部→U字狀通道中(大約1m)進(jìn)行模型化，作為條件，將轉(zhuǎn)速設(shè)為3600min^-1(額定轉(zhuǎn)速)、將入口風(fēng)速設(shè)為大約20m/s、將制冷劑氣體設(shè)為空氣來實施。其結(jié)果是，在將上述現(xiàn)有的U字狀通道4的突出端面4a部的壓力損失設(shè)為100％時，本實施方式的U字狀通道15的突出端面15a部的壓力損失為大約35％，從而能使壓力損失減少大約65％。

這樣，由于能大幅減少制冷劑氣體向U字狀通道15的突出端面15a部通氣的壓力損失，因此，能使制冷劑氣體高效地流至U字狀通道15內(nèi)。藉此，能顯著增大制冷劑氣體向U字狀通道15內(nèi)的流入量，從而能顯著提高轉(zhuǎn)子繞組14的冷卻性能。

此外，通過將U字狀通道15的突出端面15a配置成比間隔片17的突出端面17a更靠軸向內(nèi)側(cè)，從而能縮短U字狀通道15，并能實現(xiàn)成本降低。

實施方式2

基于圖6，對本發(fā)明的實施方式2進(jìn)行說明。圖6是表示本發(fā)明實施方式2的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的立體圖。

在本實施方式2中，將延伸到U字狀通道15之間的間隔片17的相鄰的部分設(shè)置成對U字狀通道15進(jìn)行覆蓋的塊20，在塊20的突出端面20a設(shè)有倒角部20b，U字狀通道15的突出端面15a配置成位于比塊20的突出端面20a的倒角部20b更靠軸向內(nèi)側(cè)的位置。

由于在上述實施方式2中，也通過使U字狀通道15的突出端面15a配置成位于比塊20的突出端面20a的倒角部20b更靠軸向內(nèi)側(cè)的位置，來減少制冷劑氣體向U字狀通道15的突出端面15a部通氣的壓力損失，因此，能獲得與上述實施方式1相同的效果。

實施方式3

基于圖7，對本發(fā)明的實施方式3進(jìn)行說明。圖7是表示本發(fā)明實施方式3的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的立體圖。

在上述實施方式1中，對在U字狀通道15的突出端面15a部設(shè)置倒角部15b，以及在間隔片17的突出端面17a部設(shè)置倒角部17b的情況進(jìn)行了說明，但在本實施方式3中，采用僅在U字狀通道15的突出端面15a部和間隔片17的突出端面17a部中的任意一方設(shè)置倒角部的結(jié)構(gòu)，圖作為一例，是在U字狀通道15的突出端面15a部沒有設(shè)置倒角部15b，而僅在間隔片17的突出端面17a部設(shè)置倒角部17b的情況。

在上述實施方式3中，也使U字狀通道15的突出端面15a配置在比間隔片17的突出端面17a更靠軸向內(nèi)側(cè)的位置，來減少制冷劑氣體向U字狀通道15的突出端面15a部通氣的壓力損失，因此，能獲得與上述實施方式1相同的效果。

實施方式4

基于圖8，對本發(fā)明的實施方式4進(jìn)行說明。圖8是表示本發(fā)明實施方式4的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的主要部分的立體圖。

在上述實施方式1中，對在U字狀通道15的突出端面15a部設(shè)置倒角部15b，在間隔片17的突出端面17a部設(shè)置倒角部17b的情況進(jìn)行了說明，但在本實施方式4中，在U字狀通道15的突出端面15a和間隔片17的突出端面17a部均沒有設(shè)置倒角部。

在上述實施方式4中，也通過使U字狀通道15的突出端面15a配置成比間隔片17的突出端面17a更靠軸向內(nèi)側(cè)，來減少制冷劑氣體向U字狀通道15的突出端面15a部通氣的壓力損失，因此，能獲得與上述實施方式1相同的效果。

另外，本發(fā)明在其發(fā)明的范圍內(nèi)，能將各實施方式自由組合，或是將各實施方式適當(dāng)變形、省略。

工業(yè)上的可利用性

本發(fā)明適于實現(xiàn)能減少制冷劑氣體在U字狀通道的突出端面部處的壓力損失并能提高冷卻性能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。