永磁式旋转电机及风力发电系统的制作方法

专利名称：永磁式旋转电机及风力发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及永磁式旋转电机及风力发电系统，特别是涉及适用于IMW以上的大容量的永磁式发电机等的永磁式旋转电机及风力发电系统。
背景技术：
近年来，随着飞速地增加风力发电的导入量，通过增加单机容量来提高经济性，对 IMW以上的大容量永磁发电机的要求越来越高。在使用大容量永磁发电机时，即使其功率高，但其损失的绝对值也变得较大。因此，为使其发热密度与小容量机相同，需要使旋转电机的体积大型化，但是，在使旋转电机体积大型化的情况下，重量也将变大，从而使制造成本、建设成本变大，因此需要减少体积，增加输出密度。然而，由于输出密度的增加将使发热密度增加，因此要求较高的冷却性能，作为其结果，成本随之增加。此外，若使用难以发热的结构，则使用永久磁铁所带来的优点(体积减少、高效率化)将会变小，作为其结果，使电特性变差，难以满足作为发电机的规格。为了以低成本且不损害电特性地得到高效的冷却，必须要有适于冷却的结构。在专利文献1及2中公开有这种以低成本且不损害电特性地得到高效的冷却的旋转电机的冷却结构。S卩，在专利文献1中公开有将定子铁心形状设为成为星型的翅片形状，在该翅片形状部设置冷却用制冷剂流路的结构。此外，在专利文献2中公开了在定子外周配置作为使制冷剂流动的结构的聚热套管，在聚热套管的外侧具备散热套管与通风通道的结构。专利文献1 日本特开2009-38864号公报专利文献2 日本特开平9485071号公报

发明内容
通常，在风力发电机的情况下，发电机构成为具有转子、定子和用于冷却的换热器或水冷装置。在水冷型发电机的情况下，对于发电机发热所产生的热，是通过构成冷却水流路的水冷装置来冷却发电机的发热。因此，为减少发电机内的温度上升，必须增加水冷装置本身的体积，作为其结果，发电机整体的体积、重量随之增加。此外，在永磁式发电机中，定子线圈的发热占支配性地位，而通过将水冷装置配置在定子的外周，能够有效地冷却线圈温度，因此通过增大水冷装置的体积可以有效地降低温度。虽然上述的专利文献1在定子铁心上构成有用于使制冷剂流动的流路，但由于定子铁心也是通过旋转磁场的磁通的磁路，因此若构成用于使制冷剂流动的流路，则磁阻增加，作为旋转电机的性能降低。此外，由于流路结构为周向、轴向的复杂的流路，因此在维护等时停止马达而要排出流路内的冷却介质的情况下，存在冷却介质残留在流路内的可能性。另一方面，专利文献2是水冷结构与外部气体的空冷结构并用的结构，若着眼于空冷部，则由于空冷部是利用设置在旋转电机的外侧的外旋风扇使冷却风通过的结构，因此虽然对于降低定子线圈温度较为有效，但内部(转子、轴承)的冷却变得并不充分。因此， 若要降低内部温度，则需要降低内部的发热密度，因而旋转电机的体积也将大型化。

发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于，提供不使换热器及水冷装置大型化就能够有效地降低旋转电机内的温度上升的永磁式旋转电机。本发明的永磁式旋转电机具备在定子铁心上绕有定子线圈的定子；与该定子的定子铁心以规定间隙对置，且在固定于轴上的转子铁心上在周向上配置有多个永久磁铁的转子；配置在上述定子铁心的外周侧的水冷装置；固定在上述转子铁心的轴向端部的至少一侧的轴上，并使冷却风在电机内循环的风扇，该永磁式旋转电机的特征在于，在上述水冷装置的外周上设置有使上述冷却风通过的通风通道，将利用上述风扇在电机内循环并冷却的冷却风导入上述通风通道，并使通过该通风通道内的冷却风与上述水冷装置进行了热交换的冷却风再次在上述电机内循环。发明的效果如下。根据本发明，能够得到不使换热器及水冷装置大型化就能够有效地减少旋转电机内的温度上升，从而提高冷却效果的永磁式旋转电机及风力发电系统。


图1是表示本发明的永磁式旋转电机的第一实施例的永磁式发电机的轴向剖视图。(实施例1)图2是图1的径向剖视图。(实施例1)图3是表示第一实施例中的定子线圈的温度与水冷装置的重量的关系的特性图。 (实施例1)图4是表示本发明的永磁式旋转电机的第二实施例的永磁式发电机的轴向剖视图。(实施例2)图5是图4的径向剖视图。(实施例2)图6是表示本发明的第二实施例的永磁式发电机的另一例的轴向剖视图。(实施例2)图7是图6的径向剖视图。(实施例2)图8是表示本发明的第二实施例的永磁式发电机的再一个例子的轴向剖视图。 (实施例2)图9是图8的径向剖视图。(实施例2)图10是表示本发明的永磁式旋转电机的第三实施例的永磁式发电机的轴向剖视图。(实施例3)图11是表示本发明的永磁式旋转电机的第四实施例的永磁式发电机的轴向剖视图。(实施例4)图12是平面展开水冷装置的外周部的图。(实施例4)图13是表示本发明的永磁式旋转电机的第五实施例的永磁式发电机的轴向剖视图。(实施例5)
图14是表示本发明的永磁式旋转电机的第六实施例的永磁式发电机的轴向剖视图。(实施例6)图15是表示本发明的永磁式旋转电机的第七实施例的永磁式发电机的轴向剖视图。(实施例7)图16是以三维表示本发明的永磁式旋转电机的第八实施例的永磁式发电机中的水冷装置的内部流路的图。(实施例8)图17是以二维表示图16所示的水冷装置的内部流路的图。(实施例8)图18是用于在图16所示的水冷装置的内部形成流路的流路壁的径向剖视图。(实施例8)图19是以二维展开本发明的永磁式旋转电机的第九实施例的永磁式发电机中的水冷装置的流路的图。(实施例9)图20是表示本发明的永磁式旋转电机的第十实施例的永磁式发电机的轴向剖视图。(实施例10)图21是图20所示的水冷装置的展开图。(实施例10)图22是表示本发明的永磁式旋转电机的第十一实施例的永磁式发电机的轴向剖视图。(实施例11)图23是表示使用本发明的第一至第十一实施例的永磁式发电机的风力发电系统的图。(实施例12)其中1-转子，2-转子铁心，2a-定子铁心，3_永久磁铁，4_轴流式风扇，4a-径流式风扇，5-轴，6-定子，7-定子线圈，8-水冷装置，9-肋，10-发电机架，11-定子切槽，12-通风通道，15-轴向风道，16-轴承，17-板，18-极间通风通道，19-管道部件，20-线圈端部，21-流入口，22-流出口，23,23a-流路壁，24-斜切部，25-切口，26-管，100-发电机，101-风车， 102-增速齿轮，103-风车舱，104-电力系统，105-功率转换器。
具体实施例方式下面，使用附图对作为本发明的永磁式旋转电机的永磁式发电机的详细内容进行说明。并且，在各图中对相同部分附加相同的标记。实施例1图1表示本发明的第一实施例的永磁式发电机。在图1中，转子1具备在轴向上层叠多张电磁钢板而形成的转子铁心2，在形成该转子铁心2的电磁钢板上沿周向嵌入多个永久磁铁3并固定在轴5上。在转子铁心2的轴向端部的一侧(图1中的左侧)的轴5上固定有使冷却风在电机内循环的轴流式风扇4。 此外，与转子1以规定的间隙对置的定子6具备在轴向上层叠多张电磁钢板而形成的定子铁心2a，定子线圈7绕在形成于该定子铁心加的内径侧的定子切槽上。以与该定子6的外周面接触的方式配置如水冷套管那样的水冷装置8，还在水冷装置8的外周上以在周向上具有规定间隔的方式配置用于风冷的肋9，通过在肋9的外周上固定发电机架10，发电机内部成为封闭结构。此外，附图标记16是可旋转地支撑轴5的轴承。图2表示图1的径向剖面，转子1如上述那样埋入有永久磁铁，该永久磁铁3以大致V字型且在周向上交替地改变极性而配置。另一方面，在水冷装置8的外周上，以在周向上具有规定间隔的方式配置有用于风冷的肋9，通过将肋9的外周侧利用覆盖发电机整体的发电机架10来包围，从而在该肋9的周向之间形成通风通道12。此外，该图所示的例子是转子1的极数为12极，且定子切槽11的切槽数为108的三相交流发电机。使用图1及图2来说明内部的空气的流动。发电机内部的空气利用轴流式风扇4 在转子1与定子6之间在轴向上流动，到达轴向端部的冷却风变为在径向上流动，从而冷却定子线圈7的端部，并导入到形成于配置在水冷装置8的外周上的肋9之间的通风通道12 中，从而在发电机内部循环。换言之，如图2所示，在水冷装置8的外周上以在周向上具有等间隔的方式配置肋9的部分，通过使冷却风流过形成在所配置的肋9之间的通风通道12 而在发电机内循环。由此，由于利用轴流式风扇4在转子1与定子6之间在轴向上流动，并冷却定子线圈7的端部等而变热的冷却风导入通风通道12，所以在此时，通过通风通道12的变热的冷却风与水冷装置8进行热交换，变热的冷却风被冷却。该冷却过的冷却风利用轴流式风扇 4再次在发电机内循环。接下来，使用图3来说明定子线圈7的温度与水冷装置的重量的关系。在图3中， 将在水冷装置8上设有用于风冷的肋9的情况的水冷装置重量用附图标记13表示，将没有肋9的情况的水冷装置8的重量用附图标记14表示。将定子线圈7的温度的温度上限值标准化为1，同样地将没有肋9的情况的水冷装置8的重量标准化为1。由此，定子线圈7的温度若为1以下，则满足温度上限值，温度降低，水冷装置8的重量若为1以上，则重量增加。根据同图可知，存在定子线圈7的温度若要降低则水冷装置8的重量也会自然而然地增加的趋势。若着眼于没有肋9的附图标记14的水冷装置8的重量，则可知为了降低温度，水冷装置8的重量会大幅增加。另一方面，若着眼于有肋9的附图标记13的水冷装置8的重量，则与没有肋9的附图标记14对比，水冷装置8的重量的增加较为缓慢。这是指通过追加肋9的根数，能够抑制水冷装置8的重量的增加并降低温度。由此，通过搭载水冷装置8，并在该水冷装置8上设置肋9，利用轴流式风扇4使发电机内的空气循环，从而能够以水冷装置8降低定子线圈7的温度，进而通过肋9的热交换作用能够降低温度并抑制发电机重量的增加。虽然在本实施例中作为冷却部的结构的水冷装置8、肋9、发电机架10分别构成为单独的零件，但也可以是水冷装置8与肋9构成为一体，肋9与发电机架10构成为一体。此外，在本实施例中，虽然绕在定子6上的定子线圈7的卷线方式采用分布卷绕方式，将极数定为12，定子切槽11的数量定为108，但以集中卷绕或以其它的极数和切槽数也能够得到与上述所示的例子相同的效果。此外，虽然转子1的永久磁铁3是平板磁铁且配置为V字型，但是不言而喻，以其它的磁铁形状及磁铁配置方式也没有问题。实施例2图4及图5表示本发明的第二实施例的永磁式发电机。在图4及图5所示的实施例2中，在转子1的永久磁铁3与轴5之间的转子铁心 2上，在周向上以等间隔设置有多个用于在轴向上通风的轴向风道15。
由此，发电机内部的空气利用轴流式风扇4，在轴向上流过在转子1与定子6之间及轴向风道15，因此，能够减少轴向的通风阻力并增加在内部循环的风量。此外，由于轴承 16也与冷却风接触，因此也能够降低轴承16的温度。图6及图7表示了能够得到与实施例2相同的效果的结构。如图6及图7所示， 在轴5与转子铁心2之间，在周向上以等间隔配置有多个在轴向上延伸的板17，在配置在周向上的板17之间形成有用于在轴向上通风的轴向风道15。通过这样的结构，当然能够得到与上述的实施例相同的效果，并能够降低成本且确保转子的刚性。图8及图9表示了能够得到与实施例1相同的效果的结构，如图8及图9所示，在转子铁心2在周向上交替地改变极性而配置永久磁铁3，在其相邻的异极之间的极间部，设置在轴向上延伸且在径向上从极间部向轴心延伸的槽，从而形成极间通风通道18。通过这样的结构，当然能够得到与上述的实施例相同的效果，而且由于极间通风通道18位于接近永久磁铁3的位置，因此通过由极间通风通道18进行的风冷，能够减少永久磁铁3的发热。此外，在本实施例中，虽然转子1的永久磁铁3是平板磁铁且配置为V字型，但以其它的磁铁形状及磁铁配置方式也没有问题。实施例3图10表示本发明的第三实施例的永磁式发电机。在该图所示的永磁式发电机中，转子1包括转子铁心2，在转子铁心2上嵌入有永久磁铁3，转子铁心2及轴流式风扇4固定在轴5的两端部。此外，在转子铁心2上在周向上以等间隔设置有多个用于在轴向上通风的轴向风道15。进而，在本实施例中，在转子铁心2的轴向中心部，以在周向上具有规定间隔并在径向上呈放射状的方式配置有用于风冷的管道部件19，在该管道部件19的周向之间形成有径向通风通道。另一方面，定子6在轴向上层叠定子铁心加并卷绕有定子线圈7。定子6也与转子1同样地在定子铁心加的轴向中心部，以在周向上具有规定间隔并呈放射状的方式配置有用于风冷的管道部件19，在该管道部件19的周向之间形成有径向通风通道。此外，以与定子6的外周面接触的方式，以设置在轴向中心部的管道部件19为边界将水冷装置8分成两部分配置，而且，在水冷装置8的外周上以在周向上具有等间隔的方式配置有用于风冷的肋9。在肋9的外周上固定有发电机架10，从而使发电机内部成为封闭结构。通过这样的结构，当然能够得到与上述的实施例相同的效果，而且利用设置在轴5 的两端部的轴流式风扇4，导入转子铁心2与定子铁心加之间以及轴向风道15的冷却风通过由管道部件19形成的径向通风通道在发电机内形成从双向循环的双流结构，因此能够期待风冷所产生的降低温度的效果。此外，由于发电机内的最高温度产生部是轴方向中心附近，因此通过使冷却风流过轴向中心部，能够降低最高温度，使发电机内的温度分布平均化。此外，在本实施例中，虽然配置管道部件19的位置是轴向中心部，但通过按照最高温度产生部而做成错开的不对称结构，能够更有效地降低最高温度。此外，也可以通过以在轴向上具有规定间隔并在径向上呈放射状的方式设置管道部件19。实施例4
图11及图12表示本发明的第四实施例的永磁式发电机。在第四实施例中，构成为使第一实施例所示的设置在水冷装置8的外周部上的肋 9以轴向中心部为边界，在左右改变肋的根数。即，如图12所示，与固定有轴流式风扇4的一侧的肋9的根数相比，相反侧的肋9的根数较多。通过这样的结构，当然能够得到与上述的实施例相同的效果，并能够减少肋9的根数，通过针对轴向温度分布在温度上升的一侧增加肋9的根数，从而能够使发电机内的温度分布平均化。此外，虽然在本实施例中是在轴流式风扇4的相反侧增加肋9的根数的结构，但在温度分布变高的一侧增加肋9的根数效果较好。实施例5图13表示本发明的第五实施例的永磁式发电机。在第五实施例中，将第一实施例所示的设置在水冷装置8的外周部上的肋9构成为轴向长度比水冷装置8的轴向长度短且配置在轴向中心部。通过这样的结构，当然能够得到与上述实施例相同的效果，虽然存在发电机内的最高温度产生部在轴向中心附近产生的趋势，但如第五实施例那样，通过仅在轴向中心附近设置肋9，能够降低最高温度，使发电机内的温度分布平均化。实施例6图14表示本发明的第六实施例的永磁式发电机。在第六实施例中，与第一实施例同样地在轴5的一侧端部设置有使冷却风在轴向上流动的轴流式风扇4，并隔着转子2在相反侧端部的轴5上设有使冷却风在径向上流动的径流式风扇如。由此，当然能够得到与上述的实施例相同的效果，通过利用轴流式风扇4使冷却风在轴向上流动，并且利用径流式风扇如使冷却风在径向上流动，从而使冷却风容易流过在肋9之间形成的通风通道12，流量增加，从而能够减少温度上升。实施例7图15表示本发明的第七实施例的永磁式发电机。在第七实施例中，第一实施例所示的定子线圈的线圈端部20的长度构成为左右不对称。即，如图15所示，与设置有轴流式风扇4的一侧的线圈端部20的轴向长度A相比， 与设置有轴流式风扇4的一侧相反的一侧的线圈端部20的轴向长度B较短。通过这样的结构，当然能够得到与上述的实施例相同的效果，而且由于与设有轴流式风扇4的一侧相反的一侧的线圈端部20的轴向长度B较短，因此轴向长度较短的线圈端部20 —侧的通风阻力减少，空气易于流动。此外，由于线圈端部20左右不对称，因此轴向的最高温度峰值能够向温度较低的一侧转移。此外，在本实施例中，虽然缩短了轴流式风扇4的相反侧的线圈端部20，但若改变风扇的种类等，则也可以缩短固定有轴流式风扇4的一侧的线圈端部20。实施例8图16以三维表示成为本发明的第八实施例的第一实施例所示的水冷装置8的内部流路，图17是表示以二维展开的图。如图16所示，冷却水从流入口 21流入水冷装置8内并在周向上流动约一周，在该处使流动方向改变180°并再次流动约一周，将此反复进行而向流出口 22流动。图18表示用于在水冷装置8的内部形成流路的流路壁23的径向剖视图。流体沿周向在途中使流向改变180°并向轴向移动。流体改变流向(U字形转弯部分)的拐角部分的流路壁23的端部形状做成斜切部24。通过这样的结构，当然能够得到与上述的实施例相同的效果，并能够缓和在流体改变方向的拐角的外侧与内侧的因流速差产生的气泡或紊流，从而使热传递平均化。此外， 在流路壁23的图示上的下侧(在设置发电机时为地面侧)设有排水用的切口 25，由此，通过在水冷装置8的地面设置侧设置排水口，经由排水用的切口 25使冷却水流出，能够消除冷却水积存在水冷装置8内，从而提高可维护性。此外，作为使冷却水流动的装置，由等速机或变速机的泵将冷却水送入水冷装置 8。此时，在使用变速机的泵的情况下，能够改变流向水冷装置8的流量，因此能够配合发电机的输出来调节流量，因而能够降低泵等辅机类的耗电，从而提高包括发电机的整体的系统效率。实施例9图19是以二维表示成为本发明的第九实施例的第一实施例所示的水冷装置8的流路的图。在该图中，冷却水从流入口 21流入水冷装置8内，并流至水冷装电8的轴向的端部，并在该处将流向改变180°，反复进行该动作且在周向上移动，并向流出口 22流动。通过这样的结构，由于冷却水在轴向上以U字形转弯并流动，因此易于使轴向的温度分布平均化。此外，由于流路壁23a为不同于实施例8所示的流路壁23的杆状，因此加工性较好，通过将改变冷却水的方向(U字形转弯的部分)的拐角部分的流路壁23a的端部形状设为斜切部24，能够得到与实施例8所示的结构相同的效果。实施例10图20表示成为本发明的第十实施例的永磁式发电机。在第十实施例中，在第一实施例所示的水冷装置8的内部设置有用于风冷的管 26。图21表示设置有管沈的水冷装置8的平面展开图。如该图所示，用于风冷的管沈在水冷装置8的内部配置为在轴向上贯通。通过这样的结构，当然能够得到与上述的实施例相同的效果，而且存在通过肋9 的冷却风和流过水冷装置8的冷却风，通过由水冷进行的冷却和通过管沈进行的热交换作用，进一步提高冷却效率。此外，实施例10的结构也能够做成实施例3所示的结构。实施例11图22表示成为本发明的第十一实施例的永磁式发电机。在至今为止的各个实施例中，虽然在水冷装置8的外周侧的周向上以等间隔设有肋9，并在该肋9之间形成有使冷却风通过的通风通道12，但在图22所示的第十一实施例中，也可以是除去肋9，在水冷装置8上直接设置使冷却风通过的管26。通过这样的结构，将冷却电机内部而变热的冷却风引导到管沈，在此与水冷装置 8进行热交换，从而变热的冷却风被冷却，并利用轴流式风扇4使已冷却的冷却风再次在发电机内循环，从而能够得到与上述的第一实施例相同的效果。此外，由于没有肋9，能够减少部件件数，从而提高生产率。
实施例12图23表示将本发明的发电机用于风力发电系统的例子。从第一实施例至第十一实施例所示的发电机100通过增速齿轮102与风车101连接，并设置在风车舱103内。而且，发电机100通过功率转换器105与电力系统104连接， 从而能够进行发电运转。此外，风车101与发电机100也能够直接连接。此外，在本实施例中，虽然是以风力为动力源，但也能够足以使用例如水轮机、发动机、涡轮机等。上述实施例的风力发电用发电机具有能够在大容量的情况下以小型进行冷却的优点。
权利要求
1.一种永磁式旋转电机，具备在定子铁心上绕有定子线圈的定子；与该定子的定子铁心以规定间隙对置，且在固定于轴上的转子铁心上在周向上配置有多个永久磁铁的转子；配置在上述定子铁心的外周侧的水冷装置；以及固定在上述转子铁心的轴向端部的至少一侧的轴上，并使冷却风在电机内循环的风扇，其特征在于，在上述水冷装置的外周上设有使上述冷却风通过的通风通道，将利用上述风扇在电机内循环并冷却的冷却风导入上述通风通道，并使通过该通风通道内的冷却风与上述水冷装置进行了热交换的冷却风再次在上述电机内循环。
2.一种永磁式旋转电机，具备在定子铁心上绕有定子线圈的定子；与该定子的定子铁心以规定间隙对置，且在固定于轴上的转子铁心上在周向上配置有多个永久磁铁的转子；配置在上述定子铁心的外周侧的水冷装置；以及固定在上述转子铁心的轴向端部的至少一侧的轴上，并使冷却风在电机内循环的风扇，其特征在于，在上述水冷装置的外周上以在周向上具有规定间隔的方式配置有多个肋，并在该肋的外周侧配置有覆盖旋转电机整体的架，在上述水冷装置的外周侧与肋之间及上述架之间以包围的方式形成使上述冷却风通过的通风通道，并且，将利用上述风扇在电机内循环并冷却的冷却风导入上述通风通道，并使通过该通风通道内的冷却风与上述水冷装置进行了热交换的冷却风再次在上述电机内循环。
3.如权利要求1或2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，在上述转子铁心上，以在周向上具有规定间隔的方式设置有多个用于使上述冷却风在轴向上通过的轴向风道。
4.如权利要求1或2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，在上述转子铁心与轴之间，以在周向上具有规定间隔的方式配置有多个在轴向上延伸的板，在该周向上配置的多个上述板之间形成有用于使上述冷却风在轴向上通过的轴向风道。
5.如权利要求1或2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，上述永久磁铁在上述转子铁心上在周向上交替地改变极性而配置，并且，在该永久磁铁的相邻的异极之间的极间部，设置有在轴向上延伸且从极间部沿径向延伸的用于使上述冷却风通过的通风通道。
6.如权利要求2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，就在上述水冷装置的外周上以在周向上具有规定间隔的方式配置的多个肋而言，其根数以轴向中心部为边界而改变。
7.如权利要求6所述的永磁式旋转电机，其特征在于，上述肋的根数以轴向中心部为边界，设有上述风扇的一侧的肋的根数少。
8.如权利要求2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，就在上述水冷装置的外周上以在周向上具有规定间隔的方式配置的多个肋而言，其轴向长度比上述水冷装置的轴向长度短，并且配置在轴向中心部。
9.如权利要求2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，作为使冷却风在电机内循环的风扇，使用使冷却风在轴向上流动的轴流式风扇和使冷却风在径向上流动的径流式风扇，该径流式风扇与该轴流式风扇隔着转子设置在相反的一侧的上述轴上。
10.如权利要求2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，上述定子线圈的端部的轴向长度左右不对称。
11.如权利要求2所述的永磁式旋转电机，其特征在于，上述水冷装置在其内部设有在轴向上贯通的使冷却风通过的多个管。
12.—种永磁式旋转电机，具备在定子铁心上绕有定子线圈的定子；与该定子的定子铁心以规定间隙对置，且在固定于轴上的转子铁心上在周向上配置有多个永久磁铁的转子；配置在上述定子铁心的外周侧的水冷装置；以及固定在上述转子铁心的轴向两端部的轴上，并使冷却风在电机内循环的风扇，其特征在于，在上述定子及转子的至少轴向中心部，以在周向上具有规定间隔并在径向上呈放射状延伸的方式配置有管道部件，在该管道部件的周向之间形成有径向通风通道，并且，上述水冷装置以设置在该至少轴向中心部的上述管道部件为边界而分割，并且，在上述水冷装置的外周上以在周向上具有规定间隔的方式配置有多个肋，在该肋的外周侧配置有覆盖旋转电机整体的架，在上述水冷装置的外周侧与肋之间以及上述架之间以包围的方式形成有使上述冷却风通过的通风通道，利用固定在上述转子铁心的轴向两端部的轴上的各个风扇， 使通过上述通风通道的冷却风在电机内从双向循环并导入上述径向通风通道，并使从该径向通风通道导入上述通风通道内的冷却风与上述水冷装置进行了热交换的冷却风再次在上述电机内从双向循环。
13.如权利要求12所述的永磁式旋转电机，其特征在于，在上述转子铁心上，以在周向上具有规定间隔的方式设置有多个用于使上述冷却风在轴向上通过的轴向风道。
14.如权利要求1、2、11中任一项所述的永磁式旋转电机，其特征在于，形成上述水冷装置的内部流路的流路壁使冷却介质在周向上流动，该冷却介质改变流向的拐角部的流路壁端部的形状做成径向的长度是外径侧比内径侧短、且倾斜的形状。
15.如权利要求14所述的永磁式旋转电机，其特征在于，形成上述水冷装置的内部流路的流路壁在设有旋转电机的地面侧所在的方向上设有排水用的切口。
16.一种永磁式旋转电机，具备在定子铁心上绕有定子线圈的定子；与该定子的定子铁心以规定间隙对置，且在固定于轴上的转子铁心上在周向上配置有多个永久磁铁的转子；配置在上述定子铁心的外周侧的水冷装置；以及固定在上述转子铁心的轴向端部的至少一侧的轴上，并使冷却风在电机内循环的风扇，其特征在于，在上述水冷装置的外周上配置有使冷却风通过的多个管，并且，使利用上述风扇在电机内循环并冷却的冷却风导入上述管，并使通过该管内的冷却风与上述水冷装置进行了热交换的冷却风再次在上述电机内循环。
17.一种风力发电系统，设置在风车舱内的旋转电机通过增速齿轮与风车连接，且该旋转电机通过功率转换器与电力系统连接，该风力发电系统的特征在于，上述旋转电机是权利要求1至16中任一项所述的永磁式旋转电机。
全文摘要
本发明的课题是提供不使换热器及水冷装置大型化就能够有效地减少旋转电机内的温度上升的永磁式旋转电机。为解决上述课题，本发明的永磁式旋转电机具备在定子铁心上绕有定子线圈的定子；与该定子的定子铁心以规定间隙对置，且在固定于轴上的转子铁心上在周向上配置有多个永久磁铁的转子；配置在上述定子铁心的外周侧的水冷装置；以及固定在上述转子铁心的轴向端部的至少一侧的轴上，并使冷却风在电机内循环的风扇，其特征在于，在上述水冷装置的外周上设置有使上述冷却风通过的通风通道，将利用上述风扇在电机内循环并冷却的冷却风导入上述通风通道，并使通过该通风通道内的冷却风与上述水冷装置进行了热交换的冷却风再次在上述电机内循环。
文档编号H02K9/08GK102208845SQ20111004098
公开日2011年10月5日 申请日期2011年2月17日 优先权日2010年3月30日
发明者安井启裕, 小村昭义, 木村守, 芹田省悟, 藤垣哲朗, 远藤雅章, 郡大佑, 长野爱, 饭塚元信 申请人:株式会社日立制作所