JP2000152531A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構成簡単にして局部的な温度上昇を充分抑制す
ることが可能で、かつ振動や騒音の少ない回転電機を提
供する。 【解決手段】巻線収納スロット３を有する固定子鉄心２
と、前記巻線収納スロットに収納され、かつ位相が異な
る複数の交流が通電される固定子巻線４とを備え、前記
固定子鉄心２が、軸方向に複数個のパケットに分割され
るとともに、夫々のパケット間に、周方向に間隔をおき
かつ径方向に延びた複数のダクトピース９が介在され、
かつこの隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通するよ
うに形成されている回転電機において、前記ダクトピー
ス９を磁性材にて形成するとともに、前記スロットを構
成する鉄心歯８の部分に位置するように配置し、かつそ
の周方向幅を、鉄心歯部の最大磁束密度に応じて異なら
せるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転電機の改良に係
わり、特に固定子鉄心が軸方向に複数個のパケットに分
割されるとともに、夫々のパケット間にダクトピースが
介在され、かつこの隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが
流通するように形成されている回転電機に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来一般に採用されているこの種の回転
電機（三相誘導電動機）は、図１０および図１１に示さ
れているように、固定子鉄心２および巻線４を備えた固
定子１の内周側に、ギャップ１０を介して回転子１１が
あり、回転子１１の内周側にシャフト１２が嵌合されて
いる。

【０００３】固定子鉄心２は、巻線を収納するスロット
３を有する薄鉄板が積層されて形成され、軸方向に複数
のパケット（２ａ、２ｂ、２ｃ）に分けられている。ま
たこれらパケット間には、周方向に間隔をおきかつ径方
向に延びた複数のダクトピース９が介在され、そして、
この隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通するように
通風ダクト７（７ａ、７ｂ）が形成されている。なお、
ダクトピース９は、通常、図１１に示されているように
鉄心歯部８の周方向ピッチ毎に設置されていることが多
い。

【０００４】巻線４は、図１２に示されているように、
鉄心２（２ｂ、２ｃ）に設けられたスロット３内に収納
され、そしてスロット３より脱落するのを防ぐためスロ
ット３の開口部５には支持材６が挿入されている。

【０００５】このように形成されている回転電機で、巻
線４により生成される磁束は、スロット開口部５の磁気
抵抗が鉄心２の磁気抵抗より大きいため、鉄心歯部８
（８ａ、８ｂ）へ集中して流れる。このとき、各鉄心歯
部８における最大磁束密度の大きさは、鉄心歯部８の位
置によって異なり、電動機の周方向で規則性を有する大
小関係を持った不均一な分布となることが知られてい
る。

【０００６】すなわち、各鉄心歯部８における最大磁束
密度は、図１２の巻線ピッチＡに示されているように２
つの様相（鉄心２の周方向位置を表すｘａとｘｂに代表
される２つの様相）を示す。ここで、ｘｂ部に位置する
鉄心歯部８ｂは、ｘａ部に位置する鉄心歯部８ａに比べ
磁束が集中し、最大磁束密度が高く、鉄損が大きくな
る。鉄損は最大磁束密度の約２乗に比例するため、その
分布の不均一さは、最大磁束密度の分布以上に拡大され
る。

【０００７】これは、巻線４により生成される起磁力分
布が階段状になること、さらに、鉄心歯部８ａ部の両側
に位置する各スロット３内の巻線４に通電される電流位
相は相等しいのに対して、鉄心歯部８ｂ部の両側に位置
する各スロット３内では巻線４の電流位相が相異なるこ
とに起因する。

【０００８】このように、固定子巻線に位相が異なる複
数の交流、すなわち多相交流が通電される回転電機の固
定子では、鉄心歯部に生じる鉄損の分布が均一ではな
く、局部的に加熱される可能性がある。一般に、電動機
のマシンサイズや特性は、機内の温度上昇値によって制
約を受けるため、機内の局部的な温度上昇は、マシンサ
イズの小型化や電動機特性向上の阻害要因となる。ま
た、鉄心歯部８に作用する電磁力は、磁束密度の２乗に
比例することから、鉄心歯部８ｂには局部的な応力疲労
が生じ、電動機の長期信頼性を損ねる場合がある。

【０００９】上記の対策としては、例えば特開昭６１−
４２２４８号公報に記載されているように、鉄損集中の
原因である最大磁束密度が高くなる部分の固定子スロッ
ト開口部に、巻線の支持材として空気よりも透磁率の大
きい磁性楔を用いる方法、また特開平１０−１６７４７
８０号公報に記載されているように、固定子鉄心歯部の
軸方向端部表面に磁性材料を配置する方法などが知られ
ている。

【００１０】ところで、前述した回転電機におけるダク
トピース９の材料には、一般に磁性材料が用いられる。
ダクトピース９が設置される部分、すなわち通風ダクト
７部分では、鉄心２が存在せず巻線４が空気中に露出す
ることから漏れ磁束が生じ、ダクトピース部に漏れ磁束
によるうず電流損が生じる。このうず電流損を低減する
対策としては、特開昭５３−１１７７０３号公報に記載
されているように、鉄心歯部に設置するダクトピースの
みを非磁性材にする方法が提案されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このように形成されて
いる回転電機、例えば特開昭６１−４２２４８号公報に
開示されている回転電機は、磁性楔を用いることで磁束
密度が高くなる鉄心歯部の磁束の流れをスロット開口部
に誘導し、各鉄心の最大磁束密度を均一化するようにし
ている。しかしながら、実用に際しては磁束密度分布の
均一化には、磁性楔の透磁率を細かく調整する必要があ
り、仮に設計上で最適な透磁率が決定されたとしても、
そのような透磁率を有する磁性楔の製作は困難であると
いう不具合がある。

【００１２】また、特開平１０−１６７４７８０号公報
に記載されている従来技術は、固定子鉄心歯部の軸方向
端部表面に新たに磁性材料を配置することで、鉄心歯部
における最大磁束密度分布を均一化するようにしてい
る。しかしながら、このものでは新たに設置する磁性材
料の寸法を、鉄心歯部の電動機径方向高さ（スロット高
さ）以下にすることを規定していることから、軸方向に
電磁力が生じるような回転電機（例えば、回転子巻線に
スキューが施されている誘導電動機）における鉄心歯部
に作用する軸方向の電磁力に対しては、従来以上の鉄心
剛性が望めず、導入した磁性材料の固着に細心の注意を
払わなくてはならない不具合がある。また、鉄心歯部の
最大磁束密度分布は、図１２の巻線ピッチＢに示されて
いるように、巻線ピッチが異なる場合には、特開平１０
−１６７４７８０号公報に記載のある最大磁束密度分布
とは異なる場合もあることが詳細な実験により明らかと
なった。このような場合、本従来技術では最大磁束密度
分布が十分に改善されないという不具合が生じる。

【００１３】また、特開昭５３−１１７７０３号公報に
記載されている従来技術は、ダクトピースに非磁性材を
用いることで、ダクトピースに生じるうず電流損を低減
するようにしているが、この場合、鉄心歯部とそれ以外
の部分を分割してダクトピースを配置することになり、
上述した特開平１０−１６７４７８０号公報に記載のあ
る従来技術と同様な、軸方向電磁力に関する不具合が生
ずる。さらに、鉄心歯部に配置されるダクトピースが非
磁性材であることから、前述した鉄心歯部の最大磁束密
度分布における不均一さは改善されず、鉄心歯部の鉄損
増加や、鉄心歯部に作用する電磁力に起因した局部的な
応力疲労が生じる可能性がある。特に損失に関しては、
一般にダクトピースの体積は鉄心歯部の体積よりもはる
かに小さく、ダクトピース部の発生損失絶対値は鉄心歯
部の鉄損に対して桁違いに小さいため、鉄心歯部の発熱
がダクトピースに伝わり、ダクトピースの局部温度上昇
を抑制できない恐れもある。

【００１４】本発明はこれに鑑みなされたもので、その
目的とするところは、構成簡単にして局部的な温度上昇
を充分抑制することが可能で、かつ振動や騒音の少ない
この種の回転電機を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、巻線
収納スロットを有する固定子鉄心と、前記巻線収納スロ
ットに収納され、かつ位相が異なる複数の交流が通電さ
れる固定子巻線とを備え、前記固定子鉄心が、軸方向に
複数個のパケットに分割されるとともに、夫々のパケッ
ト間に、周方向に間隔をおきかつ径方向に延びた複数の
ダクトピースが介在され、かつこの隣接ダクトピースの
間に冷媒ガスが流通するように形成されている回転電機
において、前記ダクトピースを磁性材にて形成するとと
もに、前記スロットを構成する鉄心歯の部分に位置する
ように配置し、かつその周方向幅を、鉄心歯部の最大磁
束密度に応じて異ならせるようにし所期の目的を達成す
るようにしたものである。

【００１６】また本発明は、巻線収納スロットを有する
固定子鉄心と、前記巻線収納スロットに収納され、かつ
位相が異なる複数の交流が通電される固定子巻線とを備
え、前記固定子鉄心が、軸方向に複数個のパケットに分
割されるとともに、夫々のパケット間に、周方向に間隔
をおきかつ径方向に延びた複数のダクトピースが介在さ
れ、かつこの隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通す
るように形成されている回転電機において、前記ダクト
ピースを磁性材にて形成するとともに、前記スロットを
構成する鉄心歯部に位置するように配置し、かつ前記固
定子巻線の位相が異なる位置に配置されるダクトピース
の周方向幅を、他の位置に配置されているダクトピース
の周方向幅より大きく形成するようにしたものである。

【００１７】また、巻線収納スロットを有する固定子鉄
心と、前記巻線収納スロットに収納され、かつ位相が異
なる複数の交流が通電される固定子巻線とを備え、前記
固定子鉄心が、軸方向に複数個のパケットに分割される
とともに、夫々のパケット間に、周方向に間隔をおきか
つ径方向に延びた複数のダクトピースが介在され、かつ
この隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通するように
形成されている回転電機において、前記ダクトピースを
磁性材にて形成するとともに、前記スロットを構成する
鉄心歯部に位置するように配置し、かつ前記固定子巻線
の位相が異なる位置に配置されるダクトピースの周方向
幅を、他の位置に配置されているダクトピースの周方向
幅より大きく形成するとともに、その周方向幅をこのダ
クトピースに隣接する鉄心歯部の最大磁束密度に略比例
させて形成するようにしたものである。

【００１８】またこの場合、周方向幅が大きく形成され
た前記ダクトピースを、固定子鉄心の周方向に積層され
た複数個の磁性板にて形成するようにしたものである。
また、この周方向幅を大きく形成したダクトピースの長
手方向中間部に、少なくとも一つの屈曲部を設けるよう
にしたものである。

【００１９】また本発明は、巻線収納スロットを有する
固定子鉄心と、前記巻線収納スロットに収納され、かつ
位相が異なる複数の交流が通電される固定子巻線とを備
え、前記固定子鉄心が、軸方向に複数個のパケットに分
割されるとともに、夫々のパケット間に、周方向に間隔
をおきかつ径方向に延びた複数のダクトピースが介在さ
れ、かつこの隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通す
るように形成されている回転電機において、前記ダクト
ピースを、前記スロットを構成する鉄心歯の部分に位置
するように配置し、かつ前記固定子巻線の位相が異なる
位置に配置されるダクトピースを磁性材にて形成すると
ともに、他のダクトピースを非磁性材にて形成するよう
にしたものである。

【００２０】また、巻線収納スロットを有する固定子鉄
心と、前記巻線収納スロットに収納され、かつ位相が異
なる複数の交流が通電される固定子巻線とを備え、前記
固定子鉄心が、軸方向に複数個のパケットに分割される
とともに、夫々のパケット間に、周方向に間隔をおきか
つ径方向に延びた複数のダクトピースが介在され、かつ
この隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通するように
形成されている回転電機において、前記ダクトピースを
磁性材にて形成するとともに、前記スロットを構成する
鉄心歯部に位置するように配置し、かつ前記固定子巻線
の位相が異なる位置に配置されるダクトピースの径方向
長さを、他のダクトピースより長く形成するようにした
ものである。また、この場合、前記ダクトピースを前記
鉄心歯部の先端側を起点として配置するようにしたもの
である。

【００２１】すなわちこのように形成された回転電機で
あると、磁性材にて形成されたダクトピースが、巻線収
納スロットを構成する鉄心歯の部分に位置するように配
置され、かつその周方向幅が鉄心歯部の最大磁束密度に
応ずるように形成されているので、すなわち最大磁束密
度が高くなる鉄心歯部の軸方向端部に幅の広い（断面積
の大きな）ダクトピースが設置されているので、この磁
束密度が高くなっている鉄心歯部で、より多くの磁束を
流すことができ、この部分の磁束密度を最適に下げるこ
とができる。すなわち、鉄心歯部の周方向位置における
最大磁束密度の分布をほぼ均一にすることができ、ま
た、このダクトピースの設置により、鉄損に関連する磁
性材の体積は増加するが、磁束密度は断面積に反比例す
るのに対し、鉄損は最大磁束密度の約２乗に比例するた
め、鉄心歯部における鉄損の分布も最大磁束密度の場合
と同様にほぼ均一になり、したがって固定子の周方向で
生じる鉄心歯部の最大磁束密度および鉄損の不均一な分
布が改善されるため、機内の局部的な温度上昇が抑制さ
れ、マシンサイズの小型化や電動機特性の向上が図れ、
また、固定子と回転子間に形成されるギャップ磁束密度
中の高調波成分が低減され、回転子側の損失や振動・騒
音も小さくすることができるのである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下図示した実施例に基づいて本
発明を詳細に説明する。図１にはその回転電機の縦断側
面および固定子の要部断面が示され、また図２には回転
電機の縦断正面が示されている。１が固定子であり、２
が固定子鉄心、４が固定子巻線、９…ダクトピース、１
１が回転子である。なお、固定子の枠は省略してある。

【００２３】固定子鉄心２は、薄鉄板が積層されて形成
され、その内周部には巻線を収納するスロット３が軸方
向にのびて設けられている。また、この固定子鉄心２
は、軸方向に複数個のパケット（２ａ、２ｂ、２ｃ）に
分割され、夫々のパケット間には、周方向に間隔をおき
かつ径方向に延びた複数のダクトピース９が介在されて
いる。なお、このパケット間で、隣接ダクトピースの間
には、冷媒ガスが流通するように通風ダクト７（７ａ、
７ｂ）が形成されている。

【００２４】巻線４は、固定子鉄心２に設けられた巻線
収納用のスロット３内に収納され、そして巻線４がスロ
ット３より脱落しないようにスロット３の開口部５に支
持材６が挿入されている。

【００２５】夫々の鉄心パケット間に設けられているダ
クトピース９は、特に次のように形成されている。すな
わち、最大磁束密度が高くなる鉄心歯部８ｂ、８ｃの軸
方向端部（パケット端部）で、かつ通風ダクト７の位置
に設置されたダクトピース９ｂ、９ｃの周方向の幅ｗ
ｂ、ｗｃが、他の鉄心歯部８ａに設置されるダクトピー
ス９ａの周方向の幅ｗａより広（大きく）くとられ、か
つｗｃ＞ｗｂ＞ｗａの関係となるように形成されている
のである。

【００２６】径方向の幅が広いダクトピース９ｂ、９ｃ
を鉄心歯部８ｂ、８ｃの部分に設ける理由は、図１
（ｂ）に示されているように、隣り合う２つのスロット
３内に収納されている巻線４の各々に通電される電流の
位相が相異なるスロット３の間に位置する鉄心歯部８
ｂ、８ｃの最大磁束密度が、鉄心歯部８ａに対して高く
なることが知られているためである。また、図１２に示
されているように、巻線ピッチによって鉄心歯部８ｂ、
８ｃの最大磁束密度が相異なる場合もあり、鉄心歯部の
最大磁束密度分布における鉄心歯部８ｂ、８ｃの最大磁
束密度を各々調整する必要があるためである。

【００２７】このダクトピース９は、図１〜図３に示さ
れているように、鉄心歯部８の先端を起点とし、径方向
の高さが鉄心歯部８の径方向高さｈｔより高く、かつ鉄
心２の径方向高さｈｃの範囲になるように設置される。
磁性材からなるダクトピース９が無い場合は、図３に示
されているように鉄心２のみを流れる磁束Φａが巻線４
によって生じ、結果として図１２に示すような最大磁束
密度の分布が生じることになる。

【００２８】またダクトピース９を設けた場合は、ダク
トピース９にも磁束Φｂが流れるが、全て同一のダクト
ピース９を設けた場合には、最大磁束密度の分布には傾
向の変化が現れない。これに対し、最大磁束密度が高く
なる鉄心歯部の軸方向端部に他よりも幅の広いダクトピ
ース（図１におけるダクトピース９ｂ、９ｃ）を設置す
ることにより、図１に示すダクトピース９ｂ、９ｃに、
より多くの磁束Φｂを流すことができ、最大磁束密度が
高くなる鉄心歯部の磁束密度を下げることができる。

【００２９】磁束Φｂを効率良く発生させるためには、
ダクトピース９ｂ、９ｃを巻線４に十分に鎖交させる必
要があることから、ダクトピース９ｂ、９ｃの径方向高
さは少なくとも鉄心歯部８の径方向高さｈｔ以上に設定
する必要がある。また、固定子鉄心は通常、固定子枠
（図示せず）の内周側に嵌合されることから、ダクトピ
ース９ｂ、９ｃの径方向高さは、鉄心２の径方向高さｈ
ｃ以下に設定する必要がある。

【００３０】さらに、ダクトピース９ｂ、９ｃに誘導さ
れた磁束Φｂが再び鉄心２へ戻らず回転子１１側へ流れ
るようにするためには、ダクトピース９ｂ、９ｃの設置
位置を、鉄心歯部８の先端側を起点として配置する必要
がある。加えて、図３に示す軸方向の電磁力に対する剛
性を確保するためには、ダクトピース９ｂ、９ｃの径方
向高さは少なくとも鉄心歯部８の径方向高さｈｔより高
く設定し、鉄心歯部８と他の鉄心部分（鉄心外周部）と
を跨ぐようにダクトピースを配置する必要がある。

【００３１】図１のＱ矢印方向から見た固定子１は、図
４のような形態となる。ここで、鉄心歯部８ａ、８ｂ、
８ｃの断面積をそれぞれＳａ、Ｓｂ、Ｓｃとすれば、鉄
心歯部８ｂ、８ｃに、前記のように寸法を規定したダク
トピース９ｂ、９ｃを設置したことで、断面積の関係は
Ｓａ＜Ｓｂ＜Ｓｃの大小関係となる。

【００３２】前述したように、従来の固定子における鉄
心歯部８ｂ、８ｃは、鉄心歯部８ａ部に比べ最大磁束密
度が高くなるが、本発明のような構成であると、鉄心歯
部８ｂ、８ｃの断面積Ｓｂ、Ｓｃが増加するため、鉄心
歯部８ｂ、８ｃの最大磁束密度が低くなり、図４に示さ
れているように鉄心歯部８の周方向位置における最大磁
束密度の分布をほぼ均一にすることができる。

【００３３】一方、ダクトピース９ｂ、９ｃの設置によ
り、鉄損に関連する磁性材の体積は増加するが、磁束密
度は断面積に反比例するのに対し、鉄損は最大磁束密度
の約２乗に比例するため、鉄心歯部８における鉄損の分
布も最大磁束密度の場合と同様になる。さらに、鉄心歯
部８ｂ、８ｃの軸方向端部における表面積が増加するた
め、放熱による冷却効果が向上し、機内の局部加熱も抑
制できる。

【００３４】なお、本発明では、回転電機の設計段階
で、各鉄心歯部の最大磁束密度を見積もり、各鉄心歯部
の最大磁束密度が均一化するように、各鉄心歯部におけ
る磁束量に応じた図４における断面積Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ
を決定し、同断面積を実現するダクトピース９ｂ、９ｃ
の幅を決定することが必要である。これに関しては、数
値解析手法（例えば、電気学会論文誌、Ｖｏｌ．１１７
−Ｄ、Ｎｏ．８、Ｐ９９２）にて鉄心歯部毎の最大磁束
密度を評価することで、各鉄心歯部における磁束量を算
出することが可能であることから、容易にダクトピース
の最適幅を決定することができる。

【００３５】ところで、上述した電動機の周方向で生じ
る鉄心歯部の最大磁束密度における不均一な分布は、固
定子と回転子の間に存在するギャップの磁束密度波形に
高調波成分を生じさせる。すなわち、固定子に三相巻線
が施される場合は、電源周波数の基本波周波数を１次と
すれば、６ｍ±１次（ここで、６ｍ＋１の場合、ｍ＝
０、１、２、…であり、６ｍ−１の場合、ｍ＝１、２、
…である）として表される空間高調波磁束が発生する。

【００３６】図５は、固定子に三相巻線が施された場合
の固定子鉄心歯部における最大磁束密度分布と回転子表
面（Ｂ−Ｂ’位置）における磁束密度波形を実測した一
例である。この図に示す従来技術１による波形とは、図
１０に示した誘導電動機によるものであり、従来技術２
による波形とは、図１０に示した誘導電動機の固定子鉄
心軸方向端部に特開平１０−１６７４７８０号公報に開
示された技術を適用したものである。なお、図５の従来
技術１における固定子鉄心歯部の最大磁束密度分布は、
図１２における巻線ピッチＢの場合に相当する。

【００３７】図５に示されているように、従来技術１に
よる波形には上述したスロット３の開口部５による脈動
成分に加え、鉄心歯部８における最大磁束密度の不均一
な分布に起因した６ｍ±１次となる脈動成分が重畳して
いる。これらの高調波成分は、いずれもギャップ磁束密
度のほぼ２乗に比例して生じる回転子１１における高調
波損失（回転子１１の鉄心表面に生じる表面損、回転子
電流の高調波成分による銅損）および振動や騒音の発生
要因となる。

【００３８】また従来技術２による波形では、鉄心歯部
９ｃに対応した部分は脈動成分が減少しているが、鉄心
歯部９ｂに対応した部分では最大磁束密度が下がりすぎ
ている。この場合、固定子鉄心歯部の鉄損は低減できる
が、前述した６ｍ±１次の高調波磁束は変化がないた
め、回転子側の高調波損失は減少せず、総損失の低減効
果が相殺されてしまう。

【００３９】これに対し、本発明によれば、図５に示さ
れているように鉄心歯部８ｂ、８ｃにおいて最大磁束密
度が低くなり、波形中の脈動成分が小さくなると同時
に、回転子側の高調波損失および振動や騒音が低減さ
れ、このことは実験の結果からも確認できた。

【００４０】以上のような回転電機の固定子構成とする
ことにより、固定子の周方向位置における最大磁束密度
および鉄損の分布状態が改善できるため、機内の局部的
な温度上昇が抑制され、さらにギャップ磁束密度波形に
含まれる高調波成分が減少することから、回転子の高調
波損失および振動や騒音も小さい、特性の良い回転電機
を容易に得ることができる。また、軸方向に電磁力が生
じる回転電機に対しても、十分な剛性を有するため、信
頼性の高い回転電機を提供することができる。

【００４１】なお、本発明の他の実施例として、図１に
おける最大磁束密度が高くなる鉄心歯部８ｂ、８ｃの軸
方向端部でかつ通風ダクト７位置に磁性材からなるダク
トピース９ｂ、９ｃを配置し、他の鉄心歯部８ａには非
磁性材からなるダクトピース９ａを配置しても同様な効
果が得られることは言うまでもない。この場合、より顕
著に鉄心歯部間の最大磁束密度分布を改善できる。

【００４２】図６および図７は、鉄心歯部８の最大磁束
密度が他の鉄心歯部８より高くなる鉄心歯部８ｂ、８ｃ
の軸方向端部でかつ通風ダクト７位置に、少なくとも２
つ以上の磁性材を電動機の周方向に積層したダクトピー
ス９ｂ、９ｃを配置した実施例である。この図６および
図７に示す構成とすることにより、ダクトピース９の母
材を同一にできるため、新たな諸元（母材寸法、材料特
性）のダクトピース材を用意する必要がなく、電動機の
材料コストを抑制できる効果がある。

【００４３】また、図１に示すダクトピース９ｂ、９ｃ
の幅を極端に大きく設定しなくてはならない場合には、
図６に示す通風ダクト７（７ｂ）部の漏れ磁束により、
ダクトピース９ｂ、９ｃに生じるうず電流損が増加し問
題となる場合がある。しかしながら、図６および図７の
ように、ダクトピース９ｂ、９ｃを積層して構成するこ
とによって、通風ダクト部の漏れ磁束によるうず電流損
の増加を抑制することが可能となる。

【００４４】図８および図９は、最大磁束密度が他より
も高くなる鉄心歯部８ｂ、８ｃの軸方向端部でかつ通風
ダクト７位置に設置されるダクトピース９ｂ、９ｃの各
々に、少なくとも１ケ所の屈曲部を設けた場合の実施例
である。このように屈曲部を設けることで、屈曲部が無
い場合に比べて電動機回転軸方向の圧縮・引張応力に対
する機械強度を格段に高めることが可能となる。

【００４５】また、機械強度が比較的問題とならない回
転電機（例えば小容量機）においては、必要最小限のダ
クトピース本数、すなわち図８および図９に示すダクト
ピース９ａを設けずに、通風ダクト部７を構成すること
も可能である。この場合、余分なダクトピース９ａが存
在しないことで、通風ダクト部７の通風抵抗が減少し、
さらに屈曲部によってダクトピース９の表面積自体が増
加することから、冷却性能を一層高めることが可能とな
る。

【００４６】なお、以上の各実施例では、回転電機の固
定子に本発明を適用した場合を対象としたが、回転子に
多相交流巻線が施される場合に対して適用した場合で
も、前述した効果が達成されることは勿論である。

【００４７】以上説明してきたように、このように形成
された回転電機であると、固定子の周方向で生じる鉄心
歯部の最大磁束密度および鉄損の不均一な分布が改善さ
れるため、機内の局部的な温度上昇が抑制され、マシン
サイズの小型化や電動機特性の向上が可能な固定子構造
が提供できると同時に、ギャップ磁束密度中の高調波成
分が低減され、回転子側の損失や振動・騒音を小さくす
ることができ、回転電機の特性の向上を図ることができ
るのである。

【００４８】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、構成簡単にして局部的な温度上昇を充分抑制するこ
とが可能で、かつ振動や騒音の少ないこの種の回転電機
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の回転電機の一実施例を示す縦断側面図
および固定子の要部を示す斜視図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子にお
ける軸方向断面の磁束の流れ図である。

【図４】図１のＱ矢印方向から見た断面図および鉄心歯
部の最大磁束密度と鉄損の分布図である。

【図５】本発明の一実施例に係る回転電機の固定子によ
る固定子鉄心歯部の最大磁束密度分布および回転子表面
の磁束密度波形実測値を示す図である。

【図６】本発明の他の実施例に係る回転電機の固定子に
おける一部を展開して示した断面斜視図である。

【図７】本発明の他の実施例に係る回転電機の固定子に
おけるダクトピース配置を示した径方向断面図である。

【図８】本発明の他の実施例に係る回転電機の固定子に
おける一部を展開して示した断面斜視図である。

【図９】本発明の他の実施例に係る回転電機の固定子に
おけるダクトピース配置を示した径方向断面図である。

【図１０】本発明が対象とする誘導電動機の一部を示し
た軸方向断面図である。

【図１１】図１０のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図１２】図１０のＢ−Ｂ線方向から見た固定子の一部
を展開して示した斜視図および鉄心歯部の最大磁束密度
と鉄損の分布図である。

【符号の説明】

１…固定子、２…鉄心、３…スロット、４…巻線、５…
開口部、６…支持材、７…ダクト、８…鉄心歯部、９…
ダクトピース、１０…ギャップ、１１…回転子、１２…
シャフト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 孝司 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 梶原 憲三 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 藤垣 哲朗 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 Ｆターム(参考） 5H002 AA03 AA04 AA05 AA10 AD07 5H609 BB02 PP02 PP06 PP08 PP09 QQ01 QQ12 QQ13 RR33 RR38 RR39 RR43 RR69 RR74 SS12

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻線収納スロットを有する固定子鉄心
   と、前記巻線収納スロットに収納され、かつ位相が異な
   る複数の交流が通電される固定子巻線とを備え、前記固
   定子鉄心が、軸方向に複数個のパケットに分割されると
   ともに、夫々のパケット間に、周方向に間隔をおきかつ
   径方向に延びた複数のダクトピースが介在され、かつこ
   の隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通するように形
   成されている回転電機において、 前記ダクトピースを磁性材にて形成するとともに、前記
   スロットを構成する鉄心歯の部分に位置するように配置
   し、かつその周方向幅を、鉄心歯部の最大磁束密度に応
   じて異ならせるようにしたことを特徴とする回転電機。
2. 【請求項２】 巻線収納スロットを有する固定子鉄心
   と、前記巻線収納スロットに収納され、かつ位相が異な
   る複数の交流が通電される固定子巻線とを備え、前記固
   定子鉄心が、軸方向に複数個のパケットに分割されると
   ともに、夫々のパケット間に、周方向に間隔をおきかつ
   径方向に延びた複数のダクトピースが介在され、かつこ
   の隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通するように形
   成されている回転電機において、 前記ダクトピースを磁性材にて形成するとともに、前記
   スロットを構成する鉄心歯部に位置するように配置し、
   かつ前記固定子巻線の位相が異なる位置に配置されるダ
   クトピースの周方向幅を、他の位置に配置されているダ
   クトピースの周方向幅より大きく形成するようにしたこ
   とを特徴とする回転電機。
3. 【請求項３】 巻線収納スロットを有する固定子鉄心
   と、前記巻線収納スロットに収納され、かつ位相が異な
   る複数の交流が通電される固定子巻線とを備え、前記固
   定子鉄心が、軸方向に複数個のパケットに分割されると
   ともに、夫々のパケット間に、周方向に間隔をおきかつ
   径方向に延びた複数のダクトピースが介在され、かつこ
   の隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通するように形
   成されている回転電機において、 前記ダクトピースを磁性材にて形成するとともに、前記
   スロットを構成する鉄心歯部に位置するように配置し、
   かつ前記固定子巻線の位相が異なる位置に配置されるダ
   クトピースの周方向幅を、他の位置に配置されているダ
   クトピースの周方向幅より大きく形成するとともに、そ
   の周方向幅をこのダクトピースに隣接する鉄心歯部の最
   大磁束密度に略比例させて形成するようにしたことを特
   徴とする回転電機。
4. 【請求項４】 周方向幅が大きく形成された前記ダクト
   ピースが、固定子鉄心の周方向に積層された複数個の磁
   性板にて形成されたものである請求項２または３記載の
   回転電機。
5. 【請求項５】 周方向幅が大きく形成された前記ダクト
   ピースは、その長手方向中間部に、少なくとも一つの屈
   曲部が設けられたものである請求項２，３または４記載
   の回転電機。
6. 【請求項６】 巻線収納スロットを有する固定子鉄心
   と、前記巻線収納スロットに収納され、かつ位相が異な
   る複数の交流が通電される固定子巻線とを備え、前記固
   定子鉄心が、軸方向に複数個のパケットに分割されると
   ともに、夫々のパケット間に、周方向に間隔をおきかつ
   径方向に延びた複数のダクトピースが介在され、かつこ
   の隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通するように形
   成されている回転電機において、 前記ダクトピースを、前記スロットを構成する鉄心歯の
   部分に位置するように配置し、かつ前記固定子巻線の位
   相が異なる位置に配置されるダクトピースを磁性材にて
   形成するとともに、他のダクトピースを非磁性材にて形
   成するようにしたことを特徴とする回転電機。
7. 【請求項７】 巻線収納スロットを有する固定子鉄心
   と、前記巻線収納スロットに収納され、かつ位相が異な
   る複数の交流が通電される固定子巻線とを備え、前記固
   定子鉄心が、軸方向に複数個のパケットに分割されると
   ともに、夫々のパケット間に、周方向に間隔をおきかつ
   径方向に延びた複数のダクトピースが介在され、かつこ
   の隣接ダクトピースの間に冷媒ガスが流通するように形
   成されている回転電機において、 前記ダクトピースを磁性材にて形成するとともに、前記
   スロットを構成する鉄心歯部に位置するように配置し、
   かつ前記固定子巻線の位相が異なる位置に配置されるダ
   クトピースの径方向長さを、他のダクトピースより長く
   形成するようにしたことを特徴とする回転電機。
8. 【請求項８】 夫々の前記ダクトピースが、前記鉄心歯
   部の先端側を起点として径方向にのびて配置されたもの
   である請求項７記載の回転電機。