专利名称：旋转电机及风力发电系统的制作方法
技术领域：
该实用新型涉及一种旋转电机及风力发电系统，尤其涉及具备定子和转子的旋转电机及使用旋转电机的风力发电系统。
背景技术：
以往，公知有具备定子和转子的旋转电机(例如参照专利文献1)。在上述专利文献1中公开有一种旋转电机，其具备筒状定子；转子，被配置为与定子内侧隔开稍许间隔(气隙)；及轴流扇，与转子的转轴一体旋转。该旋转电机的轴流扇设置于在转轴方向上离开转子及定子的位置上。而且，构成为通过轴流扇随着转轴的旋转而旋转，而在转轴方向上向转子及定子供给空气。通过轴流扇而被供向转轴方向的空气在被供给到筒状定子的外周部的同时，经由转子及定子之间稍许的气隙部分被供给到定子的内周部。由此，对具有发热源即绕组的定子进行冷却。专利文献1 日本国特开平7-213018号公报但是，由于旋转电机的定子和转子之间的气隙部分的间隔非常小，因此在上述专利文献1所述的旋转电机中，从轴流扇供给的空气很难进入气隙部分，从而很难被供给到定子的内周部。因此，在上述专利文献1所述的旋转电机中，存在无法有效地对定子进行冷却的问题。
实用新型内容本实用新型是为了解决如上所述的课题而进行的，本实用新型的一个目的在于提供一种旋转电机，能够有效地对定子进行冷却。为了达成上述目的，本实用新型第1方案中的旋转电机具备定子，具有绕组；及转子，可旋转地被配置在定子内侧，具有永久磁铁，在内侧设有沿轴向延伸的空气流通空间，转子包括从转子的内周面贯穿至外周面的第1通风孔，定子包括设置在对应于第1通风孔的位置上并从定子的内周面贯穿至外周面的第2通风孔。在本实用新型第1方案的旋转电机中，如上所述，通过将从转子的内周面贯穿至外周面的第1通风孔设置在转子上，同时在对应于第1通风孔的位置上将从定子的内周面贯穿至外周面的第2通风孔设置在定子上，能够经由转子的第1通风孔和定子的第2通风孔将空气不仅供给至定子的外周部，还供给至定子的内周部。由此，能够有效地对具有发热源的定子进行冷却。而且，由于还能够经由转子的第1通风孔和定子的第2通风孔将空气供给至转子的外周部及内周部，因此还能够有效地对转子进行冷却。本实用新型第2方案中的风力发电系统具备旋转电机，包括具有绕组的定子以及可旋转地被配置在定子内侧且具有永久磁铁并在内侧设有沿轴向延伸的空气流通空间的转子；及叶片，连接于旋转电机的转子，旋转电机的转子具有从转子的内周面贯穿至外周面的第1通风孔，旋转电机的定子具有设置在对应于第1通风孔的位置上并从定子的内周面贯穿至外周面的第2通风孔。[0010]在本实用新型第2方案的风力发电系统中，如上所述，通过将从转子的内周面贯穿至外周面的第1通风孔设置在旋转电机的转子上，同时在对应于第1通风孔的位置上将从定子的内周面贯穿至外周面的第2通风孔设置在旋转电机的定子上，能够经由转子的第 1通风孔和定子的第2通风孔将空气不仅供给至定子的外周部，还供给至定子的内周部。由此，能够有效地对具有发热源的定子进行冷却。而且，由于还能够经由转子的第1通风孔和定子的第2通风孔将空气供给至转子的外周部及内周部，因此还能够有效地对转子进行冷却。
图1是用于说明本实用新型一个实施方式的风力发电系统的整体结构的模式图。图2是表示图1所示的一个实施方式的风力发电系统的发电机的整体结构的立体图。图3是表示与图2所示的发电机转轴正交的方向的剖面的内部立体图。图4是沿图2所示的发电机转轴的方向的纵剖视图。图5是放大表示图4所示的发电机的转子及定子的放大剖视图。图6是表示与图3所示的发电机转轴正交的方向的剖面中的转子及定子的局部放大图。图7是表示本实用新型一个实施方式的风力发电系统的变形例的模式图。符号说明1-发电机(旋转电机)；4-叶片；10-本体框体(框体)；13-支撑隔板(内部隔板)；20-转子(rotor) ；21-转轴；22a_永久磁铁；2 -空气流通空间；24-转子铁心部 (部分转子)；25-转子隔片(隔片)；26-转子通风孔(第1通风孔)；30-定子(stator)； 32-绕组；33-定子铁心部(部分定子)；35-定子隔片(隔片)；36-定子通风孔(第2通风孔)；40-冷却单元；41-单元框体(框体)；42-冷却管；43-外部鼓风机；44-内部鼓风机；44a-吸气部；44b-排气部；45-第1倾斜隔板(内部隔板)；46-第2倾斜隔板(内部隔板)；47-水平隔板(内部隔板)；100、200_风力发电系统；X方向-转轴方向。
具体实施方式
以下，根据附图对本实用新型的实施方式进行说明。参照图1 图6，对本实用新型一个实施方式的风力发电系统100的结构进行说明。另外，在本实施方式中，对将本实用新型的旋转电机应用于风力发电系统的发电机1的例子进行说明。发电机1是本实用新型的“旋转电机”的一个例子。如图1所示，风力发电系统100由发电机1、用于收纳发电机1等的机舱2、转子轮毂3、叶片4、塔架(支撑柱)5构成。发电机1收纳在机舱2的内部。而且，转子轮毂3安装在发电机1的后述的转轴21上。而且，在转子轮毂3上安装有多个叶片4。而且，机舱2 安装在塔架5上。如图2所示，发电机1具备本体部10，具有转子20 (参照图3)及定子30 (参照图3)；及冷却单元40，设置在本体部10的上部。本体部10包括上面开放(参照图幻的箱状本体框体11，冷却单元40包括连接在本体框体11上部的单元框体41。通过该本体框体11和单元框体41构成发电机1整体的框体。由本体框体11及单元框体41构成的发电机 1的框体内部为密闭结构，与外部隔断。另一方面，如图3及图4所示，在冷却单元40中设置有很多冷却管42，一端构成外气导入口而另一端构成外气排出口的很多冷却管42沿X方向贯穿单元框体41。而且，构成为在这些冷却管42的内部流通利用后述的外部鼓风机43 从发电机1的外部导入的外部空气。另外，转子20及定子30分别是本实用新型的“转子” 及“定子”的一个例子。而且，本体框体11及单元框体41是本实用新型的“框体”的一个例子。如图3所示，本体部10由收容在上述本体框体11内部的转子20及定子30构成。 如图4所示，在位于本体框体11的X方向两端的一对侧面上分别设置有用于插入转子20的转轴21的轴孔12。而且，在本体框体11的内部设置有内部隔板，其由用于支撑定子30的 X方向(轴向)两端部的一对支撑隔板13构成。另外，支撑隔板13是本实用新型的“内部隔板”的一个例子。如图3及图4所示，转子20包括转轴21、转子铁心22、连接转轴21及转子铁心22 的肋23。如图4所示，转轴21分别通过轴承21a可旋转地被支撑在本体框体11的一对轴孔12上。在该转轴21的一端上安装有转子轮毂3 (参照图1)，该转子轮毂3安装有叶片 4(参照图1)。另外，虽然图4表示经过转轴21的轴中心及肋23(参照图3)的纵剖视图 (XZ剖面)，但是为了便于说明，对于转子20的上侧部分，图示偏离肋23的剖面。如图3所示，转子铁心22形成为大致圆筒形，在内周侧通过沿半径方向以放射状延伸的多个肋23与转轴21连接。由此，转子铁心22可旋转地被配置在定子30的内侧。而且，在转子铁心22的外周面上安装有多个永久磁铁22a。而且，在转子铁心22的内周侧形成有沿转子铁心22的轴向(X方向)延伸的多个空气流通空间22b。在本实施方式中，该空气流通空间22b由被大致圆筒形的转子铁心22的内周面包围的空间构成，通过沿轴向延伸的放射状肋23而被分割为多个空间。在本实施方式中，如图4所示，转子铁心22由沿轴向(X方向)隔开规定间隔而配置的多个转子铁心部M构成。各个转子铁心部M呈环状。通过沿轴向排列环状转子铁心部对，转子铁心22整体呈大致圆筒形。而且，如图5所示，在各转子铁心部M之间配置有转子隔片25，使各转子铁心部M之间的间隔保持一定。各转子铁心部M通过焊接等牢固地连接于内周侧的肋23。因而，各转子铁心部M通过转子隔片25保持间隔，并相互一体连接。在本实施方式中，通过上述多个转子铁心部M之间的空隙，形成沿半径方向贯穿转子 20(转子铁心22)的多个转子通风孔26。另外，转子铁心部对、转子隔片25及转子通风孔 26分别是本实用新型的“部分转子”、“隔片”及“第1通风孔”的一个例子。由于转子通风孔沈由各转子铁心部M之间的空隙构成，因此从转子20的内周面 (圆筒状转子铁心22的内周面)贯穿至转子20的外周面。即，通过该转子通风孔沈，转子 20内侧的空气流通空间22b和转子20的外周部连通在一起。而且，上述转子通风孔沈形成为以等间隔tl沿轴向(X方向)排列，同时沿转子20的(转子铁心22)周向延伸(参照图3)。而且，上述转子通风孔沈排列在转子20 (转子铁心2 轴向(X方向)的大致全长上。转子通风孔沈的轴向宽度与通过转子隔片25保持一定的各转子铁心部M之间的间隔t2 —致。另外，由于各转子铁心部M通过肋23连接，因此在除配置有肋23的部分以外的区域中，沿周向延伸的转子通风孔沈贯穿转子20。通过如此构成，转子20构成为可经由多个转子通风孔沈使流入转子铁心22内周侧的空气流通空间22b的空气向外周侧流出。如图3及图4所示，定子30由定子铁心31和绕组32构成。定子30形成为大致圆筒形。大致圆筒形的定子铁心31与转子20的转轴21同轴，且配置为与转子20的外周面(永久磁铁22a)隔开稍许间隙(气隙)。在该定子铁心31的X方向(轴向)两端以圆周状设置有向半径方向外侧延伸的凸缘部31a。如图4所示，通过将该凸缘部31a嵌入支撑隔板13的开口 13a而支撑定子30整体。另外，通过该支撑隔板13隔断定子30的内周侧和定子30的外周(圆筒部分的外周面)侧。在定子铁心31的内周面侧设置有沿轴向(X 方向)延伸的多个槽31b。绕组32被收纳在定子铁心31的槽31b内，被设置为沿轴向从定子铁心31的一端延伸至另一端。而且，绕组32由例如可流过U相、V相及W相的3相电流的多个绕组构成。在本实施方式中，定子铁心31由沿轴向隔开规定间隔的多个定子铁心部33以及连接多个定子铁心部33的连接构件34(参照图3)构成。各个定子铁心部33由例如在轴向(X方向)上层叠的硅钢板构成，且呈环状。通过沿轴向排列上述环状定子铁心部33，定子铁心31整体呈大致圆筒形。而且，如图3所示，各定子铁心部33通过配置于外周侧的沿轴向(X方向)延伸的多个连接构件34相互连接。上述连接构件34配置为以绕转轴的规定的等角度间隔包围定子铁心31的外周。而且，如图5及图6所示，在各转子铁心部33之间配置有定子隔片35，使定子铁心部33之间的间隔保持一定。该定子隔片35配置在各绕组32彼此之间的位置(参照图6)上。由此，各定子铁心部33通过定子隔片35保持间隔， 并通过连接构件34相互一体连接。在本实施方式中，通过上述多个定子铁心部33之间的空隙，形成沿半径方向贯穿定子30(定子铁心31)的多个定子通风孔36。另外，定子铁心部33、定子隔片35及定子通风孔36分别是本实用新型的“部分定子”、“隔片”及“第2通风孔”的一个例子。如图5及图6所示，由于定子通风孔36由定子铁心部33之间的空隙构成，因此从定子30的内周面贯穿至外周面。而且，如图3所示，上述定子通风孔36形成为以等间隔tl 沿轴向排列，同时沿定子30(定子铁心31)的周向延伸。而且，如图4所示，上述定子通风孔36排列在定子30 (定子铁心31)轴向的大致全长上。如图5所示，定子通风孔36的轴向宽度与通过定子隔片35保持一定的各定子铁心部33之间的间隔t2 —致。另外，由于各定子铁心部33通过连接构件34连接，因此在除配置有连接构件34的部分以外的区域中， 沿周向延伸的定子通风孔36贯穿定子30。另外，如图6所示，在沿周向延伸的定子通风孔 36内，沿轴向延伸的绕组32从定子铁心31向外部露出。通过如此构成，定子30构成为可通过转子20的转子通风孔沈使流入定子30内周面侧的空气经由多个定子通风孔36从定子30的内周侧向外周侧流出。如图5及图6所示，在本实施方式中，在对应于转子通风孔沈的位置上形成有定子通风孔36。具体为，各个转子铁心部M及定子铁心部33的轴向(X方向)厚度具有大致相同的大小tl。而且，各转子铁心部24之间的转子隔片25和各定子铁心部33之间的定子隔片35具有相同的厚度(轴向(X方向)厚度)t2。其结果，各转子通风孔沈和各定子通风孔36隔开相同的等间隔tl沿轴向(X方向)排列，被配置为相互相对。因而，各转子通风孔沈和各定子通风孔36以相同的宽度(轴向宽度)t2分别形成在轴向(X方向)的相同位置上。而且，如上所述，各转子通风孔沈和各定子通风孔36分别形成在转子20 (转子铁心2 和定子30(定子铁心31)的大致全周上。因此，在本实施方式中，通过具有相同宽度t2的转子通风孔沈和定子通风孔36，形成沿半径方向以直线状(放射状)延伸的通风孔，以贯穿转子20及定子30。如图3及图4所示，冷却单元40包括单元框体41、很多冷却管42、向冷却管42供给发电机1外部的空气(外部空气)的外部鼓风机43。而且，在单元框体41的内部设置有内部鼓风机44，使由本体框体11及单元框体41的内部空间构成的发电机1的内部空间内的空气(内部空气)循环。单元框体41的下端(下端面)开放，该下端与本体框体11的上端连接。由此，单元框体41的内部空间和本体框体11的内部空间连通，构成密闭结构的发电机1的内部空间。内部鼓风机44被设置为悬吊于单元框体41内部的上面(顶板部分)。内部鼓风机44由径流式风扇构成，该径流式风扇具有设置于下方的吸气部4 和朝向绕铅垂轴(Z 方向)的旋转方向外侧的排气部44b。内部鼓风机44配置在位于转子20的转子通风孔沈及定子30的定子通风孔36上方的冷却管42上方的位置上。而且，内部鼓风机44具有设置在单元框体41上面的鼓风马达44c，构成为通过外部电力供给而被驱动。S卩，内部鼓风机44(鼓风马达44c)通过由外部电源供给的电力(外部电力)而与发电机1的发电电力无关地被驱动。通过该鼓风马达44c，内部鼓风机44绕铅垂轴被旋转驱动。由此，内部鼓风机44被驱动为，经由吸气部4 从下方抽吸内部空气，从排气部44b向旋转方向外侧(水平方向外侧)送出空气。其结果，内部鼓风机44构成为在转子20的转子通风孔沈及定子 30的定子通风孔36和冷却单元40之间强制地形成使内部空气循环的循环流。另外，在后面详细说明该内部空气的循环(循环流)和基于循环流的发电机1冷却。很多冷却管42被设置为分别沿轴向(X方向)平行延伸并贯穿单元框体41。上述冷却管42配置于具有转子20及定子30的本体部10的上方位置，且配置于内部鼓风机44 的下方位置(转子20及定子30和内部鼓风机44之间的位置)。而且，如图3所示，很多冷却管42被配置为密布在单元框体41内部的宽度方向(与转轴方向在水平面内正交的Y方向)的整个宽度上，同时在Z方向上层叠。如图4所示，该冷却管42的两端与外部连通，构成为外部空气在冷却管42的内部流通。另一方面，冷却管42的外周面露出在单元框体41 的内部。因此，内部空气的循环流穿过密集配置的很多冷却管42的外周面之间。由此，构成为吸收了随着发电由定子30产生的热量而被加热的内部空气在经过冷却管42之间时与冷却管42内部的外部空气进行热交换，由此，对发电机1(转子20及定子30)进行冷却。如图2所示，在位于冷却管42 —端侧的单元框体41的侧面上安装有2台外部鼓风机43。上述外部鼓风机43构成为内置未图示的鼓风马达，与内部鼓风机44 一样通过外部电力供给而被驱动。如图4所示，外部鼓风机43具有从发电机1(冷却单元40)的外部导入外部空气，向很多冷却管42的一端侧送入外部空气的功能。由此，向冷却管42内供给冷却用外部空气。从一端供给来的外部空气沿箭头D方向通过冷却管42内并从冷却管42 的另一端排出。另外，在本实施方式中，在本体框体11的内部及单元框体41的内部设置有多个内部隔板，其形成内部空气的循环路径。具体为，内部隔板主要由支撑定子30的支撑隔板13、 设置在支撑隔板13上端部的在轴向(X方向)上相对的一对第1倾斜隔板45 (参照图4)、在宽度方向(Y方向)上相对的一对第2倾斜隔板46(参照图幻、配置在第1倾斜隔板45 及第2倾斜隔板46上部的水平隔板47 (参照图幻构成。另外，第1倾斜隔板45、第2倾斜隔板46及水平隔板47是本实用新型的“内部隔板”的一个例子。如上所述，支撑隔板13隔断定子30的内周侧和定子30的外周侧。通过该支撑隔板13，内部空气仅从转子20的空气流通空间22b以及转子20和定子30之间的气隙部分流入。如图4所示，一对第1倾斜隔板45被设置为与支撑隔板13的上端和水平隔板47 的轴向(X方向)端部连接。在一对第1倾斜隔板45之间的区域形成内部空气的吸气路径， 在各第1倾斜隔板45的外侧区域(第1倾斜隔板45和单元框体41内壁之间的区域)形成内部空气的排气路径。在轴向(X方向)上相对的一对第1倾斜隔板45构成为以上端相互接近的方式倾斜，使内部空气的循环路径变窄。另外，第1倾斜隔板45形成为被很多冷却管42贯穿。如图3所示，一对第2倾斜隔板46被设置在本体框体11的上端且与宽度方向(Y 方向)的两端部和水平隔板47连接。而且，在宽度方向(Y方向)上相对的一对第2倾斜隔板46构成为以上端相互接近的方式倾斜，使内部空气的循环路径变窄。水平隔板47被设置为横跨单元框体41内部的宽度方向(Y方向)的两端。而且， 水平隔板47被设置为接近密布的冷却管42的最上部，同时接近内部鼓风机44的下面。水平隔板47在水平延伸的同时，具有形成在内部鼓风机44的吸气部44a的正下方位置上的开口部47a。通过被上述支撑隔板13、第1倾斜隔板45及第2倾斜隔板46、水平隔板47包围的区域，形成从转子20及定子30朝向内部鼓风机44的吸气部44a的吸气路径。在此，在本实施方式中，如图4所示，通过以上端相互接近的方式倾斜的各一对第1倾斜隔板45及第2倾斜隔板46、具有开口部47a的水平隔板47，形成梯形四角锥状(水平切除四角锥上部的形状)的吸气路径。由此，吸气路径被设置为随着朝向吸气部44a(开口部47a)而吸气路径变窄，并且接近吸气部44a的大小。另一方面，通过支撑隔板13、第1倾斜隔板45、第2倾斜隔板46及水平隔板47与框体(本体框体11及单元框体41)内壁面之间的区域(吸气路径的外侧区域)，形成从内部鼓风机44的排气部44b沿内部隔板外侧下降并朝向转子20的空气流通空间22b的排气路径。下面，对本实施方式的发电机1中的内部空气的循环(循环流)所引起的冷却进行说明。首先，通过来自未图示的外部电源的外部电力供给，驱动内部鼓风机44(鼓风马达44c)及外部鼓风机43。由此，如图4所示，在框体(本体框体11及单元框体41)内部， 从内部鼓风机44下面的吸气部44a向上方抽吸内部空气，同时从内部鼓风机44外周部的排气部44b向水平方向外侧送出内部空气。此时，如图5所示，转子20内面侧的空气流通空间22b内的内部空气通过来自吸气部4 的抽吸，主要沿箭头Cl方向经过转子20上侧(上半部分)位置的转子通风孔沈， 移动(上升)至转子20外周部(定子30的内周部)的气隙部分。由于转子20通过与叶片4(参照图1)连接的转轴21而旋转，因此转子通风孔沈的内部空气经过位置随着转子
920的旋转而变化。在本实施方式中，由于转子通风孔沈在转子20的大致全周(除肋23以外)上沿周向延伸，因此与转子20的旋转角度无关，内部空气能够始终通过转子通风孔沈。而且，由于在转子20轴向的大致全长上排列有多个转子通风孔26，因此内部空气不会在轴向(X方向)的两端部和中央部出现不均从而流入转子20的外周部(气隙部分) 整体。在该气隙部分，内部空气与转子20的外周部(永久磁铁22a的表面)、定子30的内周部(绕组32与绕组32之间的齿部)接触，对上述各部进行冷却。由此，在转子20的外周部及定子30的内周部(气隙部分)，发电机1的发热源即绕组32和绕组32的周边部位 (槽31b之间的齿部、永久磁铁22a附近)被有效地冷却。另外，还从转子20及定子30的轴向(X方向)端部的气隙部分稍稍流入内部空气。接下来，通过来自吸气部44a的抽吸，内部空气沿气隙部分向上方的箭头C2方向移动，并经过定子30的定子通风孔36。如图4所示，由于定子30通过支撑隔板13被固定， 因此内部空气主要向上方经过定子30上半部分的定子通风孔36。而且，如图6所示，在定子通风孔36内部，沿轴向(X方向)延伸的绕组32从定子铁心31 (定子铁心部3 露出。 因此，内部空气在经过定子通风孔36时，利用内部空气经过绕组32之间，而在绕组32外表面的大致全周上进行冷却。由此，可有效地冷却发热源即绕组32露出在定子通风孔36内部的部分。向上方(箭头C2方向)经过定子通风孔36的内部空气向定子30(定子铁心31) 的外周面流出。由于在定子30轴向的大致全长上排列有多个沿周向延伸的定子通风孔36， 因此内部空气从定子30上半部分的外周面的大致整体(除连接构件34的部分以外)流出。 因此，定子30的外周面也被有效地冷却。而且，如图4所示，吸收了转子20及定子30的热量的内部空气流向定子30的上方，流入被第1倾斜隔板45、第2倾斜隔板46及水平隔板47包围的梯形四角锥状的吸气路径。由于在该空间内配置有很多冷却管42，因此内部空气穿过上述冷却管42的外周部之间，沿箭头C3方向(参照图4及图5)向上方的吸气部4 移动。此时，由于梯形四角锥状的吸气路径构成为接近吸气部4 的大小(开口部47a的大小)，因此在该梯形四角锥状的吸气路径内，内部空气不会因滞流而妨碍流动，内部空气顺畅地流入吸气部44a。在各冷却管42内，利用通过外部电力供给而被驱动的外部鼓风机43，低温(温度低于内部空气)的外部空气沿箭头D方向从一端流向另一端。内部空气穿过各冷却管42 之间而移动时，在冷却管42内的低温的外部空气和吸热后的内部空气之间发生热交换，内部空气被冷却。由此，在内部空气流入吸气部4 的期间，内部空气从转子20及定子30吸收的热量向外部放出。流入吸气部4 后的内部空气通过内部鼓风机44沿箭头C4方向从排气部44b被送向水平方向外侧。由此，内部空气被送出至排气路径。从排气部44b送出的内部空气在第1倾斜隔板45和单元框体41的内壁之间沿箭头C5方向下降并流入本体框体11内。此时，由于内部空气再次经过很多冷却管42之间，因此内部空气再次被冷却。经过冷却管42之间流入本体框体11内的内部空气在被后续的来自排气部44b的气流推压的同时被吸气部4 抽吸，从而流入转子20内侧的空气流通空间22b内(沿箭头 C6方向移动)。由此，转子20(转子铁心22)的内周面被内部空气冷却。其后，利用来自吸气部44a的抽吸，内部空气再次流入转子通风孔26(箭头Cl方向)。如此，以连接箭头Cl C6的方式形成内部空气的循环流。由此，包括发热源即绕组32的定子30的内周部、 定子30的外周部、转子20的内周部及外周部通过内部空气的循环流而被冷却。在本实施方式中，如上所述，通过将从转子20的内周面贯穿至外周面的转子通风孔沈设置于发电机1的转子20，同时在对应于转子通风孔沈的位置上将从定子30的内周面贯穿至外周面的定子通风孔36设置于发电机1的定子30，不仅能够经由转子20的转子通风孔沈和定子30的定子通风孔36向定子30的外周部供给空气，还能够向定子30的内周部供给空气。由此，能够有效地对具有发热源的定子30进行冷却。而且，由于还能够经由转子20的转子通风孔沈和定子30的定子通风孔36将空气供给至转子20的外周部及内周部，因此还能够有效地对转子20进行冷却。而且，在本实施方式中，如上所述，在转子20的轴向(X方向)上隔开间隔设置多个转子通风孔26，同时在对应于多个转子通风孔沈的位置上设置多个定子通风孔36。通过如此构成，通过向多个转子通风孔沈及多个定子通风孔36各自流入内部空气，能够在轴向(X方向)的大范围内对转子20及定子30进行冷却。而且，在本实施方式中，如上所述，转子通风孔沈被设置为沿转子20的周向延伸， 定子通风孔36被设置为在对应于转子通风孔沈的位置上沿周向延伸。由此，能够在周向的大范围内对转子20及定子30进行冷却。尤其能够通过在绕转轴21旋转的转子20的大致全周(除肋23的位置以外)上以圆周状设置转子通风孔沈，而与转子20的旋转位置无关地始终使内部空气流入转子通风孔26。由此，能够更有效地对转子20及定子30进行冷却。而且，在本实施方式中，如上所述，转子20的转子铁心22由沿转轴方向(X方向) 隔开间隔而配置的多个环状转子铁心部M构成，由多个转子铁心部M之间的空隙构成转子通风孔26。由此，能够容易地在转子20的大致全周上形成转子通风孔沈，其从转子20 的内周部(圆筒状转子铁心22的内周面)贯穿至转子20的外周部。而且，在本实施方式中，如上所述，由沿转子20的转轴方向(X方向)隔开间隔而配置的多个环状定子铁心部33构成定子30 (定子铁心31)，由多个定子铁心部33之间的空隙构成定子通风孔36。由此，能够容易地在定子30 (定子铁心31)的大致全周上形成对应于转子通风孔26的定子通风孔36。而且，在本实施方式中，如上所述，在多个转子铁心部M之间配置有转子隔片25， 在多个定子铁心部33之间配置有定子隔片35。由此，如果使转子隔片25和定子隔片35的厚度相同，则能够容易地使由多个转子铁心部M之间的空隙形成的转子通风孔沈的位置与由多个定子铁心部33之间的空隙形成的定子通风孔36的位置一致。因此，由于能够通过转子通风孔沈和定子通风孔36形成通风孔，沿半径方向以直线状贯穿转子20和定子30， 因此可使内部空气容易通过。其结果，能够使内部空气的流通量增大，更有效地进行冷却。而且，在本实施方式中，如上所述，空气流通空间22b由被圆筒形转子20的内周面包围的空间构成。通过如此构成，能够容易地形成沿轴向(X方向)贯穿转子20内部的空气流通空间22b。而且，通过空气流通空间22b沿轴向贯穿转子20，能够使流向转子20内周部的内部空气流入量(通过量)增大。其结果，能够更有效地对转子20的内周部进行冷却。而且，在本实施方式中，如上所述，设置了收容有定子30及转子20的框体(本体框体11及单元框体41)和冷却单元40。而且，在转子20的转子通风孔沈及定子30的定子通风孔36和冷却单元40之间设置有内部鼓风机44，其形成使框体(本体框体11及单元框体41)的内部空气循环的循环流。由此，通过在转子通风孔沈及定子通风孔36和冷却单元40之间使内部空气循环，能够经由转子通风孔沈及定子通风孔36使从转子20及定子30吸收的热量向冷却单元40放出。而且，在本实施方式中，如上所述，内部鼓风机44构成为通过外部电力供给而被驱动，强制地形成循环流。在此，对于风力发电系统，与其它发电方式相比，天气等的影响较大，转轴21的转速偏差较大。因此，例如将与转轴一体旋转的轴流扇用于内部鼓风机时，存在转轴的转速较低时产生的风量变少，冷却变得不充分的情况。在本实施方式中，通过外部电力供给来驱动内部鼓风机44，因而不会受到转轴21的转速等影响，能够始终进行稳定的冷却。而且，在本实施方式中，如上所述，内部隔板(支撑隔板13、第1倾斜隔板45、第2 倾斜隔板46及水平隔板47)构成为形成如下循环路径，循环流经过转子通风孔沈及定子通风孔36到达冷却单元40，从冷却单元40流入转子20的空气流通空间22b并再次到达转子通风孔26。通过如此构成，由于形成内部空气的循环流经过转子通风孔沈及定子通风孔36并从空气流通空间22b流入并再次到达转子通风孔沈的循环路径，因此能够抑制形成对冷却无用的内部空气流动，可更有效地对转子20及定子30进行冷却。而且，由于在循环路径中途经过冷却单元40，因此内部空气不会以不放出从转子20及定子30吸收的热量的方式进行循环。由此，由于还能够切实地进行内部空气的放热(排热)，因此能够实现提高冷却效率。而且，在本实施方式中，如上所述，内部隔板(支撑隔板13、第1倾斜隔板45、第2 倾斜隔板46及水平隔板47)被设置为，在形成从定子30的定子通风孔36经由冷却单元40 到达内部鼓风机44的吸气部44a的循环流的吸气路径(参照箭头Cl 箭头C3)的同时， 吸气路径随着从定子30朝向吸气部4 而变窄，并且接近吸气部4 的吸气口的大小。由此，由于通过内部隔板形成的吸气路径自身接近吸气部44a的吸气口的大小，因此能够抑制在吸气路径内产生内部空气滞流。因此，能够使内部空气顺畅地流入吸气部44a，同时能够抑制产生对冷却无用的内部空气(在路径内形成滞流的内部空气)。而且，在本实施方式中，如上所述，冷却单元40包括冷却管42，配置在框体(本体框体11及单元框体41)内部的定子30和内部鼓风机44之间，外部空气(参照箭头D) 经过内部，同时框体(本体框体11及单元框体41)的内部空气的循环流(参照箭头Cl 箭头C6)经过外周部；及外部鼓风机43，向冷却管42的内部供给外部空气。由此，由于利用外部鼓风机43使低温(温度低于吸热后的内部空气)的外部空气从冷却管42内部的一端流通至另一端(箭头D方向)，因此内部空气经过冷却管42的外周部时，能够高效地在吸热后的内部空气和冷却管42内的外部空气之间进行热交换(排热)。另外，应该认为本次公开的实施方式的所有方面均为例示而并不进行限定。本实用新型的范围不是由上述实施方式的说明而是由技术方案的范围示出，还包括在与技术方案的范围相等的意思及范围内的所有变更。例如，在上述实施方式中，虽然示出了将本实用新型应用于风力发电系统的发电机的例子，但是本实用新型并不局限于此。本实用新型可应用于风力发电系统以外的发电
12系统所使用的发电机及马达等旋转电机全体。而且，在上述实施方式中，虽然示出了在发电机的转轴上直接连接有转子轮毂的风力发电系统的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，如图7所示的变形例，也可以是在发电机的转轴上介由齿轮(增速器)连接有转子轮毂的风力发电系统。在图7所示的风力发电系统200中，在机舱202内部收容有发电机1和齿轮206。转子轮毂3 介由该齿轮206连接于发电机1的转轴21。本实用新型也可以应用于这种增速式风力发电系统。而且，在上述实施方式中，虽然示出了使空气流通空间贯穿转子轴向的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，也可以设置转子的轴向一端开口而另一端封闭的孔状空气流通空间。而且，在上述实施方式中，虽然示出了通过圆筒形转子的内周面形成空气流通空间的例子，但是本实用新型并不局限于此。例如，也可以在实心的转子上形成一个或多个空气流通空间。而且，在上述实施方式中，虽然示出了沿轴向(X方向)隔开间隔而配置有多个转子通风孔及定子通风孔的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，也可以分别仅设置一个转子通风孔及定子通风孔。而且，在上述实施方式中，虽然示出了转子通风孔及定子通风孔分别形成为以圆周状延伸的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，转子通风孔及定子通风孔也可以形成为圆形、矩形。而且，转子通风孔及定子通风孔也可以形成为沿轴向延伸。而且，在上述实施方式中，虽然示出了各转子通风孔及各定子通风孔构成为以相同的一定间隔tl被配置且具有一定宽度(轴向宽度)t2的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，转子通风孔及定子通风孔的配置间隔及轴向宽度也可以不同。而且，多个转子通风孔也可以分别以不同的配置间隔被配置，具有不同的宽度。同样，多个定子通风孔也可以分别以不同的配置间隔被配置，具有不同的宽度。而且，在上述实施方式中，虽然示出了转子(转子铁心)由多个环状转子铁心部形成，转子通风孔由转子铁心部之间的空隙形成的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，也可以通过在转子铁心上形成贯穿孔，而形成转子通风孔。转子铁心既可以由多个转子铁心部形成，也可以由单一构件形成。而且，在上述实施方式中，虽然示出了定子(定子铁心)由多个环状定子铁心部形成，定子通风孔由定子铁心部之间的空隙形成的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，也可以通过在定子铁心上形成贯穿孔，而形成定子通风孔。定子铁心既可以由多个定子铁心部形成，也可以由单一构件形成。而且，在上述实施方式中，虽然示出了在多个转子铁心部之间配置有转子隔片，在多个定子铁心部之间配置有定子隔片的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，也可以不设置转子隔片及定子隔片。而且，在上述实施方式中，虽然示出了设置有内部鼓风机及外部鼓风机的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，也可以是不设置内部鼓风机及外部鼓风机的任意一方或双方的结构。而且，在上述实施方式中，虽然示出了设置有通过外部电力供给而被驱动的内部鼓风机及外部鼓风机的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，内部鼓风机及外部鼓风机的任意一方或双方例如也可以由随着转轴旋转的轴流扇构成。而且，也可以构成为利用由发电机发出的电力来驱动内部鼓风机及外部鼓风机。而且，在上述实施方式中，虽然示出了将内部鼓风机配置于单元框体内部的上面 (顶板部分)位置的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，也可以将内部鼓风机配置在本体框体侧。而且，在上述实施方式中，虽然示出了设置有多个内部隔板(支撑隔板13、第1倾斜隔板45、第2倾斜隔板46及水平隔板47)的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，也可以设置支撑隔板13、第1倾斜隔板45、第2倾斜隔板46及水平隔板47中的任意一个或多个。而且，也可以设置支撑隔板13、第1倾斜隔板45、第2倾斜隔板46及水平隔板47以外的内部隔板。内部隔板设置为可形成循环流即可，可适当设计内部隔板的个数、形状。而且，在本实用新型中，也可以不设置内部隔板。而且，在上述实施方式中，虽然示出了内部隔板(支撑隔板13、第1倾斜隔板45、 第2倾斜隔板46及水平隔板47)被设置为，吸气路径随着从定子朝向吸气部而变窄，且接近吸气部的吸气口大小的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，吸气路径也可以形成为不变窄而是保持一定大小。而且，在上述实施方式中，虽然示出了设有冷却单元，其具备外部空气所经过的冷却管和外部鼓风机的例子，但是本实用新型并不局限于此。在本实用新型中，例如也可以设置冷却液经过冷却管内部的液冷式冷却单元。
权利要求1.一种旋转电机，其特征在于，具备 定子，具有绕组；及转子，可旋转地被配置在所述定子内侧，具有永久磁铁，在内侧设有沿轴向延伸的空气流通空间，所述转子包括从所述转子的内周面贯穿至外周面的第1通风孔， 所述定子包括设置在对应于所述第1通风孔的位置上并从所述定子的内周面贯穿至外周面的第2通风孔。
2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，在所述转子的转轴方向上隔开间隔设置有多个所述第1通风孔， 在对应于多个所述第1通风孔的位置上设置有多个所述第2通风孔。
3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于， 所述第1通风孔被设置为沿所述转子的周向延伸，所述第2通风孔被设置为在对应于所述第1通风孔的位置上沿周向延伸。
4.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述转子包括在转轴方向上隔开间隔配置的多个环状的部分转子， 所述第1通风孔由所述多个部分转子之间的空隙形成。
5.根据权利要求4所述的旋转电机，其特征在于，所述永久磁铁通过分别设置于所述多个部分转子而隔开间隔配置在所述转轴方向上。
6.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述定子包括在所述转子的转轴方向上隔开间隔配置的多个环状的部分定子， 所述第2通风孔由所述多个部分定子之间的空隙形成。
7.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，所述转子包括在所述转轴方向上隔开规定间隔配置的多个环状的部分转子， 所述第1通风孔由具有所述多个部分转子之间的所述规定间隔的空隙形成， 所述定子包括在所述转轴方向上隔开所述规定间隔配置的多个环状的部分定子， 所述第2通风孔由具有所述多个部分定子之间的所述规定间隔的空隙形成， 在所述多个部分转子之间以及所述多个部分定子之间分别配置有隔片。
8.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于， 所述转子呈具有内周面及外周面的圆筒形，所述空气流通空间由被所述圆筒形转子的内周面包围的空间构成。
9.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，还具备 框体，收容所述定子及所述转子；冷却单元；及内部鼓风机，在所述转子的第1通风孔及所述定子的第2通风孔和所述冷却单元之间，形成使所述框体的内部空气循环的循环流。
10.根据权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，所述内部鼓风机构成为通过外部电力供给而被驱动，由此，强制地形成所述循环流。
11.根据权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，所述框体还具备形成所述框体的内部空气循环路径的内部隔板，所述内部隔板构成为形成如下循环路径，所述循环流经过所述第1通风孔及所述第2 通风孔到达所述冷却单元，从所述冷却单元流入所述转子的空气流通空间并再次到达所述第1通风孔。
12.根据权利要求11所述的旋转电机，其特征在于，所述内部鼓风机具有吸气部及排气部，所述内部隔板被设置为，形成所述循环流的吸气路径，其从所述定子的所述第2通风孔经由所述冷却单元到达所述内部鼓风机的吸气部，同时所述吸气路径随着从所述定子朝向所述吸气部而变窄，并且接近所述吸气部的吸气口大小。
13.根据权利要求9所述的旋转电机，其特征在于，所述冷却单元还包括冷却管，配置在所述框体内部的所述定子和所述内部鼓风机之间，在外部空气经过内部的同时所述框体的内部空气的循环流经过外周部；及外部鼓风机，向所述冷却管的内部供给外部空气。
14.一种风力发电系统，其特征在于，具备旋转电机，包括具有绕组的定子以及可旋转地被配置在所述定子内侧且具有永久磁铁并在内侧设有沿轴向延伸的空气流通空间的转子；及叶片，连接于所述旋转电机的所述转子，所述旋转电机的所述转子具有从所述转子的内周面贯穿至外周面的第1通风孔，所述旋转电机的所述定子具有设置在对应于所述第1通风孔的位置上并从所述定子的内周面贯穿至外周面的第2通风孔。
15.一种旋转电机，其特征在于，具备定子，具有绕组；及转子，可旋转地被配置在所述定子内侧，具有永久磁铁，在内侧设有沿轴向延伸的空气流通空间，所述转子包括从所述转子的内周面贯穿至外周面的第1通风孔，所述定子包括从所述定子的内周面贯穿至外周面的第2通风孔。
专利摘要本实用新型提供一种旋转电机及风力发电系统，可有效地对定子进行冷却。具体为，该发电机(1)(旋转电机)具备定子(30)，具有绕组(32)；及转子(20)，可旋转地被配置在定子(30)内侧，具有永久磁铁(22a)，在内侧设有沿轴向延伸的空气流通空间(22b)，转子(20)包括从转子(20)的内周面贯穿至外周面的转子通风孔(26)，定子(30)包括设置在对应于转子通风孔(26)的位置上并从定子(30)的内周面贯穿至外周面的定子通风孔(36)。
文档编号H02K1/32GK202050305SQ201020697918
公开日2011年11月23日 申请日期2010年12月28日 优先权日2010年8月10日
发明者津曲宏 申请人:株式会社安川电机