无刷旋转电机及励磁装置冷却促进构造的制作方法

本发明涉及无刷旋转电机及励磁装置冷却促进构造。

背景技术：

在同步旋转电机中，通常，在定子侧设置电枢绕组，并在转子侧设置励磁绕组。对设置于转子的励磁绕组供给的直流电力，通常从设置于静止侧的整流器经由电刷而供给。该电刷需要保养及更换，所以为了不用电刷，已知有通过将励磁装置的整流器等设为与转子一起旋转的方式来谋求无刷化的技术。

旋转整流器等通常将转子的旋转轴延长而设置在该延长部分。另外，通常，励磁装置的静止部分也设置于旋转整流器的附近。

为了旋转电机的转子及定子的冷却，冷却用的气体在旋转电机的机体内的循环流路循环。为了对励磁装置的整流器等的发热进行冷却，从旋转电机的机体内的循环流路分支地形成了分支的流路，以使用该冷却用气体的一部分(专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5605777号公报

专利文献2：日本特开平8－251871号公报

根据上述的情况，需要不损害旋转电机的转子及定子的冷却功能地对励磁装置的整流器等的发热进行冷却。因此，要求效率高的对励磁装置的整流器等的发热的冷却。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，在具有旋转整流器的无刷旋转电机中，谋求励磁装置的冷却性能的提高。

为了达成上述的目的，本发明的无刷旋转电机，其特征在于，具备：转子，具有在旋转轴方向上延伸的旋转轴、安装于该旋转轴的径向外侧的转子铁心及在上述转子铁心内贯通的转子绕组；定子，具有配置于上述转子铁心的径向外侧的定子铁心及贯通该定子铁心的定子绕组；励磁装置，具有与上述旋转轴一起旋转的旋转整流器；框架，收纳上述转子铁心及上述定子；冷却器，冷却用于将上述框架内的上述定子及上述转子冷却的冷却用气体；冷却器罩，与上述框架一起构成密闭空间，收纳上述冷却器，通过用于使上述冷却用气体从上述框架内流入的冷却器入口开口及用于使上述冷却用气体向上述框架内流出的冷却器出口开口而与上述框架连通；励磁装置罩，收纳上述励磁装置，形成上述密闭空间的一部分；分支管，将上述励磁装置罩与上述冷却器罩连接；返回管，将上述励磁装置罩与上述框架连接；内扇，安装于上述旋转轴，驱动上述密闭空间内的上述冷却用气体；接地检测装置，安装于上述励磁装置罩内的上述旋转轴；及励磁装置冷却促进构造，具有翼，该翼支承于上述接地检测装置，促进伴随着上述旋转轴的旋转而在上述励磁装置穿过的上述冷却用气体的流动。

另外，本发明的励磁装置冷却促进构造，促进无刷旋转电机的励磁装置的冷却，该无刷旋转电机具备：转子，具有旋转轴、转子铁心及转子绕组；定子，具有定子铁心及定子绕组；励磁装置，具有与上述旋转轴一起旋转的旋转整流器；框架；冷却器；与上述框架连通的冷却器罩；励磁装置罩；分支管，将上述励磁装置罩与上述冷却器罩连接；返回管，将上述励磁装置罩与上述框架连接；内扇，在上述框架内安装于上述旋转轴；以及接地检测装置，在轴方向上与上述旋转整流器相邻地安装于上述旋转轴，该励磁装置冷却促进构造的特征在于，具有翼，该翼支承于上述接地检测装置，促进伴随着上述旋转轴的旋转而在上述励磁装置穿过的冷却用气体的流动。

发明的效果

根据本发明，在具有旋转整流器的无刷旋转电机中，能够谋求励磁装置的冷却性能的提高。

附图说明

图1是第1实施方式的无刷旋转电机的纵剖视图。

图2是表示第1实施方式的无刷旋转电机的励磁装置冷却促进构造的横剖视图，且为图3的ii－ii线方向视图。

图3是表示第1实施方式的无刷旋转电机的励磁装置冷却促进构造的俯视图，且为图2的iii－iii线方向视图。

图4是表示第1实施方式的无刷旋转电机的励磁装置冷却促进构造的局部纵剖视图，且为图3的iv－iv线方向视图。

图5是表示第2实施方式的无刷旋转电机的励磁装置罩内的构成的局部纵剖视图。

图6是表示第3实施方式的无刷旋转电机的励磁装置冷却促进构造的局部纵剖视图。

图7是表示第4实施方式的无刷旋转电机的励磁装置冷却促进构造的横剖视图。

图8是表示第4实施方式的无刷旋转电机的励磁装置冷却促进构造的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式的无刷旋转电机及励磁装置冷却促进构造进行说明。

[第1实施方式]

图1是第1实施方式的无刷旋转电机的纵剖视图。无刷旋转电机100具有转子10、定子20、框架30、轴承32、冷却器41、励磁装置50、接地检测装置70及励磁装置冷却促进构造80。

转子10具有：在旋转轴方向上延伸的旋转轴11；安装于旋转轴11的径向外侧的转子铁心12；以及在转子铁心12内贯通的转子绕组13。旋转轴11以能够旋转的方式在夹着转子铁心12的轴方向的两侧分别通过轴承32支承。

在旋转轴11上，在转子铁心12与各个轴承32之间分别安装有内扇15，并伴随着旋转轴11的旋转而旋转。在内扇15的径向外侧设置有隔板15a。内扇15将内扇15及隔板15a的轴方向的外侧即轴承32侧的冷却用气体吸入，并向转子铁心12及定子20侧压出。

定子20具有：圆筒形状的定子铁心21，隔着空隙18而配置于转子铁心12的径向外侧；以及在定子铁心21内贯通的定子绕组22。

框架30以包围转子铁心12及定子20的方式配置于转子铁心12及定子20的外侧。在框架30的轴方向的两侧的端部分别安装有轴承支架34。轴承支架34分别静止支承轴承32。

冷却器41冷却用于将转子10及定子20冷却的空气等的冷却用气体。冷却器41例如具有冷却管(未图示)，外部气体或水等的冷却介质在该冷却管的管内流动。冷却器41收纳于冷却器罩42内。

框架30内的空间和冷却器罩42内的空间，通过冷却器入口开口43及2个冷却器出口开口44而连通。冷却器入口开口43形成于定子20的上方。另外，2个冷却器出口开口44夹着冷却器入口开口43而形成于轴方向的两侧。

励磁装置50具有旋转整流器51、励磁器旋转部52及励磁器固定部53。旋转整流器51及励磁器旋转部52安装于旋转轴11，并与旋转轴11一起旋转。励磁器固定部53以与励磁器旋转部52在径向上互相对置的方式静止固定于励磁器旋转部52的径向外侧。

励磁装置50收纳于励磁装置罩61内。励磁装置罩61内的空间通过分支管62而与冷却器罩42内的空间连通。另外，励磁装置罩61内的空间通过返回管63而与框架30内的空间连通。

框架30、轴承支架34、励磁装置罩61及冷却器罩42彼此相互作用地作为全体而形成1个密闭空间。

接地检测装置70在冷却器罩42内设置于与励磁装置50相比距分支管62更近的、即距轴承32比励磁装置50更远的部位。接地检测装置70具有第1检测轮71及第2检测轮72。另外，励磁装置冷却促进构造80和励磁装置罩61内的接地检测装置70在轴方向上设置于相同的部位。

图2是表示第1实施方式的无刷旋转电机的励磁装置冷却促进构造的横剖视图，且为图3的ii－ii线方向视图。图3是俯视图，且为图2的iii－iii线方向视图。另外，图4是局部纵剖视图，且为图3的iv－iv线方向视图。

接地检测装置70是为了检测转子10的接地而设置的。如前所述，接地检测装置70具有在轴方向上彼此相邻而配置的第1检测轮71及第2检测轮72。第1检测轮71及第2检测轮72都以包围旋转轴11的方式形成为环状。

第1检测轮71隔着绝缘轮71a而安装于旋转轴11周围，并与旋转轴11电绝缘。另外，第1检测轮71与励磁器旋转部52通过连接导体71b而电连接。

第1检测轮72以使内面与旋转轴11的外表面直接贴紧的方式安装于旋转轴11的周围。第1检测轮71和第2检测轮72分别与未图示的接地判定电路连接，根据第1检测轮71与第2检测轮72之间的电压的变化或第1检测轮71与第2检测轮72之间的电流产生的有无等，判定旋转轴11有无接地发生。

励磁装置冷却促进构造80具有多个翼81、多个安装部82及多个固定螺栓83。各个翼81通过例如焊接而与各个安装部82结合。供翼81安装的各个安装部82在圆周方向上彼此隔开间隔地安装于第1检测轮71的轴方向的环状的端面。在安装部82形成贯通孔，使固定螺栓83贯通于贯通孔，并与在第1检测轮71形成的具有内螺纹的孔嵌合等，由此进行各个安装部82对第1检测轮71的安装。

翼81从与安装部82的结合部向径向外侧延伸。翼81形成为能够在轴方向上驱动冷却用气体的形状。即，与轴流式风扇同样地起作用。

另外，以上，以安装部82及翼81安装于第1检测轮71的情况为例进行了表示，但也可以安装于第2检测轮72。或者，还可以安装于两方。

接下来，对这样构成的本实施方式的无刷旋转电机100及励磁装置冷却促进构造80的作用进行说明。

伴随着旋转轴11的旋转，内扇15旋转，驱动框架30内的冷却用气体。冷却用气体通过内扇15从轴方向的两外侧起向转子铁心12及定子20的方向传送，在边冷却边通过了转子铁心12、转子绕组13、定子铁心21及定子绕组22之后，向定子20的径向外侧被压出。

被压出到定子20的径向外侧的冷却用气体，从冷却器入口开口43向冷却器罩42内流入。流入到冷却器罩42内的冷却用气体，被冷却器41冷却后，从冷却器41流出，并从2个冷却器出口开口44向框架30内流入。分别流入到框架30内的冷却用气体再次流入到内扇15。

另外，从冷却器41流出的冷却用气体的一部分，流入分支管62，并流入励磁装置罩61内，在励磁装置罩61内穿过后，从返回管63返回到框架30内，与从一方的冷却器出口开口44流入到框架30内的冷却用气体合流。

流入到励磁装置罩61内的冷却用气体，首先在接地检测装置70及励磁装置冷却促进构造80穿过。此时，通过励磁装置冷却促进构造80的多个翼81，被向下游侧的励磁装置50侧驱动，而将励磁装置50的旋转整流器51等的发热部冷却。

如以上那样，根据本实施方式，在具有旋转整流器51的无刷旋转电机100中，将接地检测装置70的第1检测轮71及第2检测轮72设置于励磁装置罩61内，并对其安装励磁装置冷却促进构造80，由此能够实现励磁装置50的冷却性能的提高。

[第2实施方式]

图5是表示第2实施方式的无刷旋转电机的励磁装置罩内的构成的局部纵剖视图。

本实施方式是第1实施方式的变形。在本实施方式中，接地检测装置70及励磁装置冷却促进构造80的旋转轴11上的轴方向的位置与第1实施方式不同。

即，在第1实施方式中，接地检测装置70及励磁装置冷却促进构造80隔着励磁装置50而配置于轴承32的相反侧。另一方面，在本第2实施方式中，接地检测装置70及励磁装置冷却促进构造80配置于旋转整流器51的上游侧、且为励磁器旋转部52的下游侧。

另外，在本第2实施方式中，励磁装置冷却促进构造80具有引导部84。引导部84从多个翼81的径向外侧以曲面状一直延伸到旋转整流器51的径向外侧，用于引导冷却用气体的流动。关于其他的点，本实施方式与第1实施方式是同样的。

多数情况下，在励磁装置50中，尤其是旋转整流器51中的发热量大。因此，通过将旋转整流器51的冷却加速，能够使冷却效率上升。

[第3实施方式]

图6是表示第3实施方式的无刷旋转电机的励磁装置冷却促进构造的局部纵剖视图。

本第3实施方式是第1实施方式的变形。本第3实施方式的、多个翼81的向第1检测轮71安装的安装部82a的构成与第1实施方式不同。其他的点与第1实施方式是同样的。

安装部82a，以将第1检测轮71的径向外侧表面及两侧的端面的径向外侧区域的部分覆盖的方式配置于第1检测轮71的径向外侧。安装部82a，虽未图示，但在圆周方向被分割，并彼此通过例如螺栓·螺母等以能够装拆的方式结合。多个翼81彼此在圆周方向上隔开间隔地安装于安装部82a的径向外侧的表面。

通过这样形成，能够将安装部82a和多个翼81成组地进行更换。这例如在无刷旋转电机100的组装时，带来对励磁装置冷却促进构造80的性能进行确认时的工序的缩短。

[第4实施方式]

图7是表示第4实施方式的无刷旋转电机的励磁装置冷却促进构造的横剖视图。另外，图8是表示励磁装置冷却促进构造的立体图。

本第4实施方式是第3实施方式的变形。本实施方式中的励磁装置冷却促进构造90，是与第3实施方式中的励磁装置冷却促进构造80同样的构成，但安装部92的形状不同，是在供翼91安装的圆筒部分的一方的端部结合了具有开口92a的圆板的形状。另外，虽未图示，但安装部92在沿圆周方向被分割、并彼此通过例如螺栓·螺母等以能够装拆的方式结合这一点上，与第3实施方式是同样的。安装部92通过固定螺栓93被安装于接地检测装置70的第1检测轮71或者第2检测轮72中的一方或两方。

本实施方式与第3实施方式一起，提供了对接地检测装置70安装的安装构造的多样性。

[其他的实施方式]

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但实施方式是作为例子提示的，意图不是限定发明的范围。例如，在实施方式中，以旋转轴在水平方向上延伸的水平式的旋转电机的情况为例进行了表示，但不限定于此。例如，也可以是旋转轴在铅垂方向上延伸的立式的旋转电机的情况。

另外，在实施方式中，以励磁装置冷却促进构造80的翼81通过第1检测轮71来支承的情况为例进行了表示，但不限定于此。即，也可以是励磁装置冷却促进构造80的翼81通过第2检测轮72来支承的情况。或者，还可以是分别安装并支承于第1检测轮71及第2检测轮72的情况。

另外，例如，可以将第2实施方式的特征与第3实施方式的特征组合。

进而，这些实施方式能够以其他的各种各样的方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于发明的范围及主旨中，同样地还包含在权利要求书记载的发明及其等同的范围中。

符号说明

10…转子，11…旋转轴，12…转子铁心，13…转子绕组，15…内扇，15a…隔板，18…空隙，20…定子，21…定子铁心，22…定子绕组，30…框架，32…轴承，34…轴承支架，41…冷却器，42…冷却器罩，43…冷却器入口开口，44…冷却器出口开口，50…励磁装置，51…旋转整流器，52…励磁器旋转部，53…励磁器固定部，61…励磁装置罩，62…分支管，63…返回管，70…接地检测装置，71…第1检测轮，71a…绝缘轮，71b…连接导体，72…第2检测轮，80…励磁装置冷却促进构造，81…翼，82、82a…安装部，83…固定螺栓，84…引导部，90…励磁装置冷却促进构造，91…翼，92…安装部，92a…开口，93…固定螺栓，100…无刷旋转电机。