CN109286276A - 全封闭型旋转电机、管板构造以及管板构造的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及全封闭型旋转电机的冷却器的管板，即使在超过了冲孔加工机的能力界限的板厚的情况下，也能够高效地进行开孔加工。全封闭型旋转电机具备转子、定子、壳体、两个轴承、轴承托架以及冷却器。冷却器具有多个冷却管、支承冷却管的两端的两个管板构造(120)以及冷却器罩。两个管板构造(120)分别具有多个相同形状的板要素(121、122)，多个板要素(121、122)彼此分别在相同位置形成有多个相同直径的贯通孔(121a)，且彼此以使全部的贯通孔(121a)分别成为平面上的相同位置的方式重合而在多处彼此接合。

Description

全封闭型旋转电机、管板构造以及管板构造的制造方法

技术领域

本发明涉及全封闭型旋转电机、其管板构造以及管板构造的制造方法。

背景技术

在全封闭型旋转电机中，通过由内扇循环驱动的空气等冷却用气体，对旋转电机内的转子铁芯、或定子绕组、定子铁芯等进行冷却。

另外，冷却用气体所去除的热量被冷却器冷却。冷却器具有多根冷却管。在各个冷却管内流动作为冷却介质的外部空气，外部空气由外扇输送。循环于内部的冷却用气体流经冷却管的外侧，利用冷却管内的外部空气进行除热。

各个冷却管通常为直管，利用管板固定两端，且贯通管板而在两端开放(参照专利文献1)。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2016－052169号公报

由于多个冷却管贯通管板，因此在管板形成有多个贯通孔。关于贯通孔的配置，例如有沿纵向、横向排列的正方配置或三角排列(交错配置)等。

在形成管板的贯通孔的过程中，通常，作为冲孔加工机，使用转塔冲床。在转塔冲床中，通过对冲压部设定开孔位置，能够在规定的位置形成贯通孔，并能够高效地形成贯通孔。

由于冷却器的停止时与运转时的温度差的增加、冷却管的口径的增加、根数的增加、间距的减少等条件的变化，有时需要使管板的板厚增加。

另一方面，转塔冲床不适合厚板的开孔加工，在管板的板厚超过了转塔冲床的能力界限的板厚的情况下，与转塔冲床的加工相比，加工工序增加，加工时间也增加。

具体而言，首先，利用激光进行开孔。此时，形成直径比最终的贯通孔小的贯通孔。接下来，利用钻头，形成直径比最终的贯通孔稍小的贯通孔。最后，利用管板的开孔专用的NC机进行最终加工。这样依次进行加工，因此与基于转塔冲床的加工相比，需要大量的时间。

发明内容

因此，本发明的目的在于，对于全封闭型旋转电机的冷却器的管板，即使在超过了转塔冲床的能力界限的板厚的情况下也能够高效地进行开孔加工。

为了实现上述的目的，本发明的全封闭型旋转电机的特征在于，具备：转子，具有沿旋转轴方向延伸并被支承为能够旋转的转子轴以及安装于上述转子轴的径向外侧的转子铁芯；定子，具有设于上述转子铁芯的径向外侧的圆筒状的定子铁芯以及在上述定子铁芯内沿上述旋转轴方向贯通的定子绕组；壳体，收纳上述转子铁芯与上述定子；两个轴承，将上述转子轴轴支承为能够旋转；轴承托架，分别对上述轴承进行固定支承，并连接于上述壳体；以及冷却器，具有对冷却上述转子以及上述定子的冷却用气体进行冷却的多个冷却管、支承上述冷却管的两端的两个管板构造以及收纳上述冷却管并与上述壳体、上述轴承托架及上述管板构造结合形成封闭空间的冷却器罩，上述两个管板构造分别具有在展开方向上相同形状且相同尺寸的多个板要素，上述多个板要素分别在彼此相同的位置形成有相同直径的多个贯通孔，且彼此以使全部的贯通孔一致的方式重合而在多处彼此接合。

另外，本发明为一种管板构造，对冷却器的冷却管进行支承，其特征在于，具有在展开方向上相同形状且相同尺寸的多个板要素，上述多个板要素分别在彼此相同的位置形成有相同直径的多个贯通孔，且彼此以使全部的贯通孔一致的方式重合而在多处彼此接合。

另外，本发明为一种管板构造的制造方法，该管板构造对冷却器的冷却管进行支承，并具有多个板要素，上述管板构造的制造方法的特征在于，具有：冲孔步骤，利用冲孔加工机，在各板要素上形成多个贯通孔；锥部形成步骤，在形成于各板要素的多个贯通孔的每一个中形成锥部；以及接合步骤，使板要素彼此重叠而在多处彼此接合。

发明效果：

根据本发明，对于全封闭型旋转电机的冷却器的管板，即使在超过了冲孔加工机的能力界限的板厚的情况下，也能够高效地进行开孔加工。

附图说明

图1是表示实施方式的全封闭型旋转电机的构成的立剖面图。

图2是表示实施方式的管板构造的构成的立体图。

图3是表示实施方式的管板构造的内侧板要素与外侧板要素的接合的主视图。

图4是表示实施方式的管板构造中的冷却管的扩管前的状态的部分纵剖面图。

图5是表示实施方式的管板构造中的冷却管的扩管后的状态的部分纵剖面图。

图6是表示实施方式的管板构造的制造方法的顺序的流程图。

附图标记说明

10…转子，11…转子轴，11a…联接器部，12…转子铁芯，20…定子，21…定子铁芯，22…定子绕组，30…轴承，40…壳体，40a…封闭空间，42…分隔板，45…轴承托架，51…内扇，100…冷却器，101…冷却器入口侧开口，102…冷却器出口侧开口，110…冷却器罩，120…管板构造，120a…定位销，120b…点焊点，121…内侧板要素(板要素)，121a…贯通孔，121b…锥部，122…外侧板要素(板要素)，122a…贯通孔，122b…锥部，123…点焊部，130…冷却管，130a、130b…扩管部，140…外扇，145…外扇罩，145a…外部空气引入孔，200…全封闭型旋转电机

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式的全封闭型旋转电机、管板构造以及管板构造的制造方法进行说明。这里，对彼此相同或者类似的部分标注共同的附图标记，并省略重复说明。

图1是表示实施方式的全封闭型旋转电机的构成的立剖面图。

全封闭型旋转电机200具有转子10、定子20，两个轴承30、壳体40以及冷却器100。

转子10具有转子轴11和安装于转子轴11的径向外侧的转子铁芯12。转子轴11将两侧支承为能够旋转，并沿轴向水平延伸。转子铁芯12为将强磁性体制成的、中央具有开口的圆板状的钢板沿轴向层叠而成的构造。在转子轴11上，在夹着转子铁芯12的轴向的两侧分别安装有内扇51。

定子20设于转子10的径向外侧，呈沿轴向延伸的圆筒状。定子20具有定子铁芯21与定子绕组22。定子铁芯21为将强磁性体制成的、中央具有开口的圆板状的钢板沿轴向层叠而成的层叠构造。在层叠构造中，在轴向上的一处或多处设有定子管(未图示)。定子管是利用未图示的隔件在轴向上形成有间隙的部分，成为供冷却用气体从定子20的内侧遍及全周地向径向外侧流出的流路。

在转子铁芯12的与径向外侧对置的定子铁芯21的内侧面，形成有在周向上相互隔开间隔地沿轴向延伸的未图示的槽。在各个槽内设有定子绕组22，向定子铁芯21的轴向的两外侧延伸。

两个轴承30夹着转子铁芯12而将转子轴11的轴向的两侧支承为能够旋转。各个轴承30例如是滚动轴承或滑动轴承。轴承30分别固定支承于轴承托架45。

转子铁芯12以及定子20收纳在由壳体40以及在其两端结合的轴承托架45形成的空间内。另外，在壳体40的上方设有冷却器100。

冷却器100具有多个冷却管130、两个管板构造120以及冷却器罩110。

冷却器罩110收纳着冷却管130。壳体40与冷却器罩110通过一个冷却器入口侧开口101、两个冷却器出口侧开口102连通。冷却器入口侧开口101形成于定子铁芯21的上方。另外，两个冷却器出口侧开口102夹着冷却器入口侧开口101而形成于轴向的两侧。

在壳体40内设有分隔板42。分隔板42上形成有圆形开口，安装于定子铁芯21的轴向两侧的端部。定子铁芯21的径向外侧的氛围与轴向外侧的氛围被分隔板42隔开。

多个冷却管130沿轴向延伸，并相互平行地排列。冷却管130由管板构造120支承着两端。冷却管130的两端分别贯通管板构造120，冷却管130的内部向外部开放。

壳体40、两个轴承托架45、冷却器罩110、两个管板构造120以及多个冷却管130相互结合而形成封闭空间40a。

在转子轴11上的、联接器部11a的相反侧(反联接器侧)的端部附近设有外扇140。外扇140收纳于外扇罩145内。外扇罩145收纳外扇140，并且覆盖反联接器侧的轴承托架45以及管板构造120。在外扇罩145形成有外部空气引入孔145a。

若外扇140旋转，则从外部空气引入孔145a流入外扇罩145的外部空气通过外扇140，并且通过贯通管板构造120而成为开口的各冷却管130的管内，进而从贯通相反侧的管板构造120的端部的各个开口向外侧流出。

封闭空间40a内的例如空气等冷却用气体被2台内扇51驱动，在封闭空间内40a循环。即，从两个冷却器出口侧开口102流入壳体40内的冷却用气体通过内扇51，向转子铁芯12以及定子20侧加压输送。冷却用气体一边将转子铁芯12以及定子20冷却，一边在形成于定子铁芯21的定子管中流向径向外侧，并从冷却器入口侧开口101流入冷却器100。一边通过冷却管130的外侧一边被冷却的冷却用气体，从两个冷却器出口侧开口102再次流入壳体40内。

图2是表示实施方式的管板构造的构成的立体图。另外，图3是表示实施方式的管板构造的内侧板要素与外侧板要素的接合的主视图。

管板构造120具有多个板要素，多个板要素为平板，且在展开方向上具有相同的形状、尺寸。各个板要素具有相互平行的两个平面状的表面。这里，在将板要素设为2张的情况下，具有内侧板要素121与外侧板要素122。在内侧板要素121形成有呈正方格子状排列的多个贯通孔121a。同样，虽然未在图2中显示，在外侧板要素122也同样形成有呈正方格子状排列、且形成有与多个贯通孔的每个贯通孔形成于内侧板要素121的贯通孔121a相比直径相同的贯通孔122a(图4)。关于正方格子的展开方向，多个贯通孔122a各自的中心位置与多个贯通孔121a各自的中心位置对应地形成于相同位置。

此外，贯通孔121a、122b的配置并不限定于正方格子状。例如，也可以是三角排列或作为热交换器的性能方面所需的其他排列。

虽然内侧板要素121的板厚与外侧板要素122的板厚的合计值超过了转塔冲床的开孔能力，但内侧板要素121、外侧板要素122各自的板厚为能够通过转塔冲床等冲孔加工机进行开孔的板厚，是利用转塔冲床等冲孔加工机来开孔形成的。此外，内侧板要素121、外侧板要素122各自的板厚也可以互不相同。

内侧板要素121与外侧板要素122的宽面彼此重合。内侧板要素121与外侧板要素122利用定位销120a将展开方向上的4个角相互固定。另外，在呈正方格子状排列的位置，内侧板要素121与外侧板要素122被点焊，各个点焊点120b的点焊部123(图4)相互接合。点焊点120b的位置是贯通孔121a的纵向以及横向的各间距的中央。

此外，内侧板要素121与外侧板要素122并不限定于利用点焊来接合。例如，也可以全面或局部地利用粘合剂来接合。或者，只要不会产生偏离，也可以通过螺栓与螺母的结合将内侧板要素121与外侧板要素122接合。在该情况下，也可以使用紧配螺栓以使接合部不偏离。

利用D＝Et³/[12(1－ν²)]来赋予板的针对面外方向的力的弯曲刚度D。这里，E是杨氏模量，ν是泊松比，t是板厚。即，与板厚的立方成比例。接下来，如果比较板厚为t₀的两张板的刚度与板厚为2t₀的板的刚度，则该比如以下那样降低到4分之1。

(两张的情况/板厚2倍的情况)＝2(t₀)³/(2t₀)³＝1/4

这是两张板相互无限制而相互自由地滑动的情况。在例如用粘合剂等将两张板之间完全粘合的情况下，几乎接近一张板的动作。本实施方式的情况下，用点焊部123呈正方格子状地相互接合，并用定位销120a相互固定四个角。因此，能够期待从内侧板要素121与外侧板要素122的动作彼此之间完全自由的状态变化为彼此之间以某种程度限制的状态。即，能够考虑使内侧板要素121与外侧板要素122的整体的刚度并非降低到完全一体的情况下的1/4、而是与此相对而向接近1的方向改善。

因此，如果将内侧板要素121与外侧板要素122的整体的刚度相对于具有内侧板要素121与外侧板要素122的板厚的合计值的板厚的一张板的刚度之比的值设为K(＜1)，则例如在根据刚度确保要求而决定必要板厚的情况下，相对于计算上所需的一张板的板厚tn，将多个管板的合计的板厚ts设为ts＝tn/K以上，由此能够确保所需的强度。

图4是表示冷却管的扩管前的状态的纵剖面图。在内侧板要素121的贯通孔121a的至少一面侧形成有锥部121b。另外，在外侧板要素122的贯通孔122a的至少内侧板要素121侧形成有锥部122b。各个锥部朝向平面状的表面扩展。即，形成为越接近表面直径越大。在图4中，示出了在内侧板要素121的两面侧形成有锥部121b的情况。

这样，在冷却管130所贯通的内侧板要素121以及外侧板要素122中形成了向冷却管130的径向外侧扩展的部分。该扩展的部分是内侧板要素121的外表面与外侧板要素122的内表面的边界附近(图4的A部)以及内侧板要素121的内表面侧(图的B部)。

图5是表示冷却管的扩管后的状态的纵剖面图。由于图4的A部处的冷却管130的扩管，形成扩管部130a。另外，由于图4的B部处的冷却管130的扩管，形成扩管部130b。

特别是，扩管部130a在该一处位置限制了冷却管130向轴向外侧的移动(图5的右侧方向)和向轴向内侧的移动(图5的左侧方向)这两方。

另外，扩管部130b与扩管部130a邻接，使得内侧板要素121成为相对地向冷却管130侧、即径向内侧突出的状态，同样限制了冷却管130向轴向外侧的移动与向轴向内侧的移动这两方。

其结果，冷却管130与内侧板要素121以及外侧板要素122牢固地接合。因此，即使例如存在旋转电机或冷却用气体的流动而引起的振动源的情况下，也不会助长振动或产生噪声。

此外，如果仅靠扩管部130a就充分地确保限制功能，则也可以不形成扩管部130b、而是仅形成扩管部130a。或者，如果会分别设于两侧的管板构造120上，则也可以仅形成扩管部130b。

图6是表示实施方式的管板构造的制造方法的顺序的流程图。

首先，利用冲孔加工机，分别对各板要素进行所需数量的孔的开孔加工(步骤S01)。即，在板要素为两张情况下，在内侧板要素121形成所需数量的贯通孔121a，并在外侧板要素122形成所需数量的贯通孔122a。接下来，在形成于各板要素的贯通孔的每一个中，形成锥部(步骤S02)。

接着，将内侧板要素121与外侧板要素122重叠，在4个角形成定位销用的孔，并分别向其中插入定位销120a(步骤S03)。进而，使各板要素121、122彼此在多处相互接合(步骤S04)。例如通过点焊或紧配螺栓等进行接合。在该阶段，形成各个管板构造120。

接下来，在冷却器100的组装阶段，进行各冷却管130的扩管(步骤S05)。即，使两个管板构造120对置，并与冷却器罩110结合。之后，将各冷却管130插入管板构造120的贯通孔121a，122a中，并进行轴向的定位。接下来，进行各个冷却管130的扩管，形成扩管部130a、130b。

如以上那样，关于全封闭型旋转电机的冷却器的管板，即使在超过了转塔冲床等冲孔加工机的能力界限的板厚的情况下，也能够高效地进行开孔加工，并且获得所需板厚的管板。

[其他实施方式]

以上，说明了本发明的实施方式，实施方式是作为例子而提出的，并非意图限定发明的范围。例如，虽然在实施方式中示出了管板构造具有两张管板的情况，但并不限定于此。也可以根据需要而进一步设为3张以上的情况。另外，在实施方式中，以卧式的情况为例进行了表示，但也可以是立式的情况。

并且，实施方式能够通过其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。

实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨内，同样也包含在权利要求书所记载的发明与其等效的范围内。

Claims (6)

1.一种全封闭型旋转电机，其特征在于，具备：

转子，具有沿旋转轴方向延伸并被支承为能够旋转的转子轴以及安装于上述转子轴的径向外侧的转子铁芯；

定子，具有设于上述转子铁芯的径向外侧的圆筒状的定子铁芯以及在上述定子铁芯内沿上述旋转轴方向贯通的定子绕组；

壳体，收纳上述转子铁芯与上述定子；

两个轴承，将上述转子轴轴支承为能够旋转；

轴承托架，分别对上述轴承进行固定支承，并连接于上述壳体；以及

冷却器，具有对冷却上述转子以及上述定子的冷却用气体进行冷却的多个冷却管、支承上述冷却管的两端的两个管板构造以及收纳上述冷却管并与上述壳体、上述轴承托架及上述管板构造结合形成封闭空间的冷却器罩，

上述两个管板构造分别具有在展开方向上相同形状且相同尺寸的多个板要素，

上述多个板要素分别在彼此相同的位置形成有相同直径的多个贯通孔，且彼此以使全部的贯通孔一致的方式重合而在多处彼此接合。

2.如权利要求1所述的全封闭型旋转电机，其特征在于，

在上述贯通孔的至少一个端部形成朝向平面状的表面扩展的锥部，

在上述旋转轴方向上设有上述锥部的位置处，上述冷却管的直径扩展。

3.如权利要求1或2所述的全封闭型旋转电机，其特征在于，

通过点焊来进行上述接合。

4.如权利要求1或2所述的全封闭型旋转电机，其特征在于，

利用粘合剂来进行上述接合。

5.一种管板构造，其特征在于，对冷却器的冷却管进行支承，

具有在展开方向上相同形状且相同尺寸的多个板要素，

上述多个板要素分别在彼此相同的位置形成有相同直径的多个贯通孔，且彼此以使全部的贯通孔一致的方式重合而在多处彼此接合。

6.一种管板构造的制造方法，其特征在于，该管板构造对冷却器的冷却管进行支承，并具有多个板要素，上述管板构造的制造方法具有：

冲孔步骤，利用冲孔加工机，在各板要素上形成多个贯通孔；

锥部形成步骤，在形成于各板要素的多个贯通孔的每一个中形成锥部；以及

接合步骤，使板要素彼此重叠而在多处彼此接合。