JP2001069693A - 回転電機 - Google Patents
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K3/00—Details of windings
- H02K3/30—Windings characterised by the insulating material
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
- H02K9/19—Arrangements for cooling or ventilating for machines with closed casing and closed-circuit cooling using a liquid cooling medium, e.g. oil
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
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- H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固定子を効率良く冷却する。
【解決手段】 ハウジング５内にオイルを導入し、スロ
ットレス固定子１の内周及び外周をこの順に冷却する冷
却回路４を設けた。また、ハウジング５内に導入された
オイルがスロットレス固定子１の外周側に逆流すること
を阻止する遮蔽板４２１も設けている。これにより、ハ
ウジング５に導入されたばかりで熱源の冷却に供してい
ない低温のオイルを、より多くの冷却を必要とするスロ
ットレス固定子１の内周側にいちはやく流通させ、回転
電機３全体の温度上昇を効率的に抑制している。さら
に、ハウジング５内に導入されたオイルの一部は、回転
子７を支持する軸受の潤滑に用いている。
ットレス固定子１の内周及び外周をこの順に冷却する冷
却回路４を設けた。また、ハウジング５内に導入された
オイルがスロットレス固定子１の外周側に逆流すること
を阻止する遮蔽板４２１も設けている。これにより、ハ
ウジング５に導入されたばかりで熱源の冷却に供してい
ない低温のオイルを、より多くの冷却を必要とするスロ
ットレス固定子１の内周側にいちはやく流通させ、回転
電機３全体の温度上昇を効率的に抑制している。さら
に、ハウジング５内に導入されたオイルの一部は、回転
子７を支持する軸受の潤滑に用いている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却液の循環経路
を改良した液冷式の回転電機に関する。
を改良した液冷式の回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ハウジング内に冷却液を導入
し、この冷却液により固定子を冷却するようにした液冷
式の回転電機として、例えば、特公昭６０−３６６９６
号，ＵＳＰ４７０９１８０の回転電機が知られている。
前者の回転電機では冷却液により固定子全体を冷却し、
後者の回転電機では固定子の内部に冷却液を流通させて
冷却する。
し、この冷却液により固定子を冷却するようにした液冷
式の回転電機として、例えば、特公昭６０−３６６９６
号，ＵＳＰ４７０９１８０の回転電機が知られている。
前者の回転電機では冷却液により固定子全体を冷却し、
後者の回転電機では固定子の内部に冷却液を流通させて
冷却する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、Ｎd-Ｆe-Ｂ
磁石を回転子に用いると、エネルギー積が大きいため高
磁束化に伴い発電効率は高くなるが、磁石自体の温度上
昇に伴って磁力が減少し、発電効率が低下する。他方、
固定子には巻線部に生じる銅損及び渦電流損と、鉄心部
に生じる鉄損とが発生し、数万rpmにも及ぶ高回転数で
発電を行う場合には、これらの損失が全て熱に変換さ
れ、固定子が高温状態になる。よって、高効率の発電を
実現するには、回転子により近い固定子の内周側を効率
良く冷却し、磁石の特性を低下させないことが肝要とな
る。
磁石を回転子に用いると、エネルギー積が大きいため高
磁束化に伴い発電効率は高くなるが、磁石自体の温度上
昇に伴って磁力が減少し、発電効率が低下する。他方、
固定子には巻線部に生じる銅損及び渦電流損と、鉄心部
に生じる鉄損とが発生し、数万rpmにも及ぶ高回転数で
発電を行う場合には、これらの損失が全て熱に変換さ
れ、固定子が高温状態になる。よって、高効率の発電を
実現するには、回転子により近い固定子の内周側を効率
良く冷却し、磁石の特性を低下させないことが肝要とな
る。
【０００４】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、固定子を効率良く
冷却することにある。
たもので、その目的とするところは、固定子を効率良く
冷却することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は以下の手段を採用した。すなわち、本発明
に係る回転電機は、ハウジング内に円筒状の固定子が収
納されると共に、前記固定子の内周側に回転子が回転自
在に支持されてなり、前記ハウジング内に冷却液（実施
の形態ではオイル）を導入し、前記固定子の内周及び外
周をこの順に冷却する冷却回路を備えることを特徴とし
ている。
め、本発明は以下の手段を採用した。すなわち、本発明
に係る回転電機は、ハウジング内に円筒状の固定子が収
納されると共に、前記固定子の内周側に回転子が回転自
在に支持されてなり、前記ハウジング内に冷却液（実施
の形態ではオイル）を導入し、前記固定子の内周及び外
周をこの順に冷却する冷却回路を備えることを特徴とし
ている。
【０００６】この構成では、ハウジングに導入されたば
かりで熱源の冷却に供していない低温の冷却液を、より
多くの冷却を必要とする固定子の内周側にいちはやく流
通させることができる。よって、低温の冷却液にて固定
子を効率良く冷却することが可能となり、回転電機全体
の温度上昇が抑えられる。
かりで熱源の冷却に供していない低温の冷却液を、より
多くの冷却を必要とする固定子の内周側にいちはやく流
通させることができる。よって、低温の冷却液にて固定
子を効率良く冷却することが可能となり、回転電機全体
の温度上昇が抑えられる。
【０００７】また、上記の構成において、前記ハウジン
グ内に導入された冷却液の前記固定子外周側への逆流を
阻止する逆止手段（実施の形態では遮蔽板）を備えた場
合には、ハウジング内に導入された冷却液が、回転子か
ら遠い固定子外周側よりも先に、回転子に近い固定子内
周側に確実に案内される。
グ内に導入された冷却液の前記固定子外周側への逆流を
阻止する逆止手段（実施の形態では遮蔽板）を備えた場
合には、ハウジング内に導入された冷却液が、回転子か
ら遠い固定子外周側よりも先に、回転子に近い固定子内
周側に確実に案内される。
【０００８】さらに、上記いずれかの構成において、前
記冷却液を、前記回転子を支持する軸受の潤滑と共用し
た場合には、潤滑と冷却に必要な回路が簡略化される。
記冷却液を、前記回転子を支持する軸受の潤滑と共用し
た場合には、潤滑と冷却に必要な回路が簡略化される。
【０００９】さらにまた、上記いずれかの構成におい
て、固定子巻線に熱伝導性粒子（実施の形態ではＢＮ粒
子）を充填し、しかも、ワニス等の樹脂を含浸する際
に、含浸樹脂内にこの熱伝導性粒子が混在した状態で含
浸、硬化させた固定子巻線においては、含浸樹脂部の熱
伝導率が向上し、固定子巻線の放熱性が良くなり、冷却
効率の更なる向上が図られる。
て、固定子巻線に熱伝導性粒子（実施の形態ではＢＮ粒
子）を充填し、しかも、ワニス等の樹脂を含浸する際
に、含浸樹脂内にこの熱伝導性粒子が混在した状態で含
浸、硬化させた固定子巻線においては、含浸樹脂部の熱
伝導率が向上し、固定子巻線の放熱性が良くなり、冷却
効率の更なる向上が図られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明の実
施の形態について説明する。図１には、スロットレス固
定子１を備えた回転電機３が示されており、この回転電
機３は、例えば数ｋＷ〜数十ｋＷとされ、数万回転以上
の回転数で使用される高速回転電気機械に用いて好適な
ものである。
施の形態について説明する。図１には、スロットレス固
定子１を備えた回転電機３が示されており、この回転電
機３は、例えば数ｋＷ〜数十ｋＷとされ、数万回転以上
の回転数で使用される高速回転電気機械に用いて好適な
ものである。
【００１１】回転電機３は、ケーシング５により外形が
形成されており、該ケーシング５の中心軸線上に回転子
７が軸受（図示略）を介して回転自在に配置されてい
る。ケーシング５には、冷却回路４の一部をなすオイル
通路４１が形成されている。冷却回路４は、軸受の潤滑
およびスロットレス固定子１の冷却に供されるオイル
（冷却液）が貯留されたオイル供給源４３と、オイルを
オイル供給源４３からオイル通路４１に導く供給路４５
と、オイルをオイル通路４１からオイル供給源４３に戻
す戻り路４７とからなる。
形成されており、該ケーシング５の中心軸線上に回転子
７が軸受（図示略）を介して回転自在に配置されてい
る。ケーシング５には、冷却回路４の一部をなすオイル
通路４１が形成されている。冷却回路４は、軸受の潤滑
およびスロットレス固定子１の冷却に供されるオイル
（冷却液）が貯留されたオイル供給源４３と、オイルを
オイル供給源４３からオイル通路４１に導く供給路４５
と、オイルをオイル通路４１からオイル供給源４３に戻
す戻り路４７とからなる。
【００１２】オイル通路４１は、ケーシング５の一方の
端部でその内外面に開口する導入路４９と，該導入路４
９に連通するオイル溜まり４１１と，一端で前記オイル
溜まり４１１に連通しスロットレス固定子１の内周に沿
って延びる円筒状の内周路４１３と，該内周路４１３の
他端に連通しオイルの流方向を固定子外周側にＵターン
させるターン部４１５と，該ターン部４１５に連通しス
ロットレス固定子１の外周に沿って延びる円筒状の外周
路４１７と，該外周路４１７に連通しケーシング５の軸
線方向略中央部でその内外面に開口する導出路４１９
と，前記オイル溜まり４１１から前記外周路４１７への
逆流を阻止するリング状の遮蔽板（逆止手段）４２１と
を備えてなる。
端部でその内外面に開口する導入路４９と，該導入路４
９に連通するオイル溜まり４１１と，一端で前記オイル
溜まり４１１に連通しスロットレス固定子１の内周に沿
って延びる円筒状の内周路４１３と，該内周路４１３の
他端に連通しオイルの流方向を固定子外周側にＵターン
させるターン部４１５と，該ターン部４１５に連通しス
ロットレス固定子１の外周に沿って延びる円筒状の外周
路４１７と，該外周路４１７に連通しケーシング５の軸
線方向略中央部でその内外面に開口する導出路４１９
と，前記オイル溜まり４１１から前記外周路４１７への
逆流を阻止するリング状の遮蔽板（逆止手段）４２１と
を備えてなる。
【００１３】回転子７には、界磁発生手段としての永久
磁石が組み込まれている。永久磁石は、回転子７の表面
において径方向に磁束を発生するｐ極（ｐは２以上の偶
数）の磁極を形成するように構成されている。この永久
磁石としては、Ｓm-Ｃo，Ｎd-Ｆe-Ｂ焼結磁石等の希土
類磁石が好適である。
磁石が組み込まれている。永久磁石は、回転子７の表面
において径方向に磁束を発生するｐ極（ｐは２以上の偶
数）の磁極を形成するように構成されている。この永久
磁石としては、Ｓm-Ｃo，Ｎd-Ｆe-Ｂ焼結磁石等の希土
類磁石が好適である。
【００１４】回転子７の周りには、空隙１１及びインナ
ーチューブ１３を介して、スロットレス固定子１が配置
されている。このインナーチューブ１３は、図２に示す
ように、その外周とスロットレス固定子１の内周とによ
り、オイル通路４１の内周路４１３を画成するためのも
のであり、例えば、ジルコニアセラミックスからなる。
このジルコニアセラミックスは、非磁性，絶縁材料であ
り、回転子７が高回転（約１０万rpm）したとしても、
渦電流損のない材料である。なお、インナーチューブ１
３は、他のセラミックス、たとえば、アルミナ等で置き
換えてもよい。
ーチューブ１３を介して、スロットレス固定子１が配置
されている。このインナーチューブ１３は、図２に示す
ように、その外周とスロットレス固定子１の内周とによ
り、オイル通路４１の内周路４１３を画成するためのも
のであり、例えば、ジルコニアセラミックスからなる。
このジルコニアセラミックスは、非磁性，絶縁材料であ
り、回転子７が高回転（約１０万rpm）したとしても、
渦電流損のない材料である。なお、インナーチューブ１
３は、他のセラミックス、たとえば、アルミナ等で置き
換えてもよい。
【００１５】スロットレス固定子１は、固定子巻線１５
を固定するための溝部（スロット）が形成されていない
ものである。また、スロットレス固定子１は、回転子７
側に位置する固定子巻線１５と、ケーシング５側に位置
する固定子鉄心１７とから構成されている。
を固定するための溝部（スロット）が形成されていない
ものである。また、スロットレス固定子１は、回転子７
側に位置する固定子巻線１５と、ケーシング５側に位置
する固定子鉄心１７とから構成されている。
【００１６】固定子鉄心１７は、中空円筒形状とされて
おり、その外周とケーシング５の内周との間に一定の隙
間、すなわち、オイル通路４１の外周路４１７が形成さ
れるように、両端部においてケーシング５に固定されて
いる。また、固定子鉄心１７は、リング状の電磁鋼板を
板厚方向に多数枚積層することにより構成されるが、分
割構成としてもよい。さらに、固定子鉄心１７は、溝部
（スロット）が形成されていない円筒面とされた内周面
を有している。
おり、その外周とケーシング５の内周との間に一定の隙
間、すなわち、オイル通路４１の外周路４１７が形成さ
れるように、両端部においてケーシング５に固定されて
いる。また、固定子鉄心１７は、リング状の電磁鋼板を
板厚方向に多数枚積層することにより構成されるが、分
割構成としてもよい。さらに、固定子鉄心１７は、溝部
（スロット）が形成されていない円筒面とされた内周面
を有している。
【００１７】固定子巻線１５は、固定子鉄心１７と同様
に中空円筒形状とされており、該固定子鉄心１７の内周
面に該固定子巻線１５の外周面が対向するように絶縁層
１９を介してワニス等の樹脂により固定されている。
に中空円筒形状とされており、該固定子鉄心１７の内周
面に該固定子巻線１５の外周面が対向するように絶縁層
１９を介してワニス等の樹脂により固定されている。
【００１８】上記構成からなるスロットレス固定子１
は、以下の工程を経て製造される。先ず、略菱形状のコ
イルセグメント２３ａ，２３ｂ，２３ｃを複数組み合わ
せることにより、中空円筒形状の固定子巻線１５を成形
する。コイルセグメント２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、導
体からなる複数の細線が束ねられた束線２５を略菱形状
に一周回巻回して一ターンを形成し、前記ターンを前記
菱形状の一の対角線方向Ａ１に隣り合うように順次ずら
せて連続して複数ターン巻回し配置することにより形成
する（図４参照）。そして、複数のコイルセグメント２
３ａ，２３ｂ，２３ｃを前記対角線方向Ａ１に順次ずら
せかつ重ね合わせて帯状体２７を形成した後、該帯状体
２７を中空円筒状に巻くことにより、中空円筒状の固定
子巻線１５とする（図５参照）。
は、以下の工程を経て製造される。先ず、略菱形状のコ
イルセグメント２３ａ，２３ｂ，２３ｃを複数組み合わ
せることにより、中空円筒形状の固定子巻線１５を成形
する。コイルセグメント２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、導
体からなる複数の細線が束ねられた束線２５を略菱形状
に一周回巻回して一ターンを形成し、前記ターンを前記
菱形状の一の対角線方向Ａ１に隣り合うように順次ずら
せて連続して複数ターン巻回し配置することにより形成
する（図４参照）。そして、複数のコイルセグメント２
３ａ，２３ｂ，２３ｃを前記対角線方向Ａ１に順次ずら
せかつ重ね合わせて帯状体２７を形成した後、該帯状体
２７を中空円筒状に巻くことにより、中空円筒状の固定
子巻線１５とする（図５参照）。
【００１９】次に、この固定子巻線１５を、ＢＮ粒子
（熱伝導性粒子）１８を混入したアルコール溶液１６中
に浸漬する（図６参照）。すると、このアルコール溶液
１６中に分散しているＢＮ粒子１８が巻線間の隙間に入
り込む。なお、浸漬以外に滴下による手法を用いること
も可能である。これにより、ＢＮ粒子１８は、固定子巻
線１５の表面から内部深くに至るまで広範に充填され
る。
（熱伝導性粒子）１８を混入したアルコール溶液１６中
に浸漬する（図６参照）。すると、このアルコール溶液
１６中に分散しているＢＮ粒子１８が巻線間の隙間に入
り込む。なお、浸漬以外に滴下による手法を用いること
も可能である。これにより、ＢＮ粒子１８は、固定子巻
線１５の表面から内部深くに至るまで広範に充填され
る。
【００２０】その後、固定子巻線１５をアルコール溶液
１６中から引き上げて自然乾燥することにより、揮発性
のアルコールを蒸発させる。すると、ＢＮ粒子１８が内
部に深く入り込んだ固定子巻線１５が得られる。
１６中から引き上げて自然乾燥することにより、揮発性
のアルコールを蒸発させる。すると、ＢＮ粒子１８が内
部に深く入り込んだ固定子巻線１５が得られる。
【００２１】次いで、この固定子巻線１５の外周にワニ
スと共に絶縁層１９の一部を構成するシリコンシート
（図７では図示を省略。）を巻き付け、該固定子巻線１
５を固定子鉄心１７に挿入する。しかる後、これら固定
子鉄心１７と固定子巻線１５とを一体にしたままの状態
でワニス含浸槽３１に浸漬（図８参照）した後、図示し
ない真空室内に配置し、真空含浸を行う。
スと共に絶縁層１９の一部を構成するシリコンシート
（図７では図示を省略。）を巻き付け、該固定子巻線１
５を固定子鉄心１７に挿入する。しかる後、これら固定
子鉄心１７と固定子巻線１５とを一体にしたままの状態
でワニス含浸槽３１に浸漬（図８参照）した後、図示し
ない真空室内に配置し、真空含浸を行う。
【００２２】そして、ワニスが固定子巻線１５内に含浸
される際、固定子巻線１５の表面近傍に位置するＢＮ粒
子１８は、ワニス内に溶け出し、ＢＮ粒子１８が混在し
たワニスが固定子巻線１５に含浸される。この状態で、
これら固定子鉄心１７と固定子巻線１５とを一体にした
ままの状態でワニス含浸槽３１から引き上げる。しかる
後、固定子巻線１５の内周にフッ素樹脂製のマンドレル
３３を挿入し（図９参照）、これら固定子鉄心１７，固
定子巻線１５，及びマンドレル３３を一体にしたままの
状態で全体を加熱し、ワニスを加熱硬化させる（図１０
参照）。
される際、固定子巻線１５の表面近傍に位置するＢＮ粒
子１８は、ワニス内に溶け出し、ＢＮ粒子１８が混在し
たワニスが固定子巻線１５に含浸される。この状態で、
これら固定子鉄心１７と固定子巻線１５とを一体にした
ままの状態でワニス含浸槽３１から引き上げる。しかる
後、固定子巻線１５の内周にフッ素樹脂製のマンドレル
３３を挿入し（図９参照）、これら固定子鉄心１７，固
定子巻線１５，及びマンドレル３３を一体にしたままの
状態で全体を加熱し、ワニスを加熱硬化させる（図１０
参照）。
【００２３】この加熱硬化時、マンドレル３３は熱膨張
して拡径するから、マンドレル３３の外周は固定子巻線
１５の内周に接触して該固定子巻線１５を固定子鉄心１
７側に押圧する。これにより、固定子鉄心１７の内周に
ワニス及びシリコンシートを介して固定子巻線１５が固
着される。そして、ワニス硬化後にマンドレル３３を抜
き去れば、スロットレス固定子１が完成する（図１１参
照）。
して拡径するから、マンドレル３３の外周は固定子巻線
１５の内周に接触して該固定子巻線１５を固定子鉄心１
７側に押圧する。これにより、固定子鉄心１７の内周に
ワニス及びシリコンシートを介して固定子巻線１５が固
着される。そして、ワニス硬化後にマンドレル３３を抜
き去れば、スロットレス固定子１が完成する（図１１参
照）。
【００２４】しかして、本実施の形態に係る回転電機３
の作動時には、オイルが冷却回路４を循環し、回転子７
を支持している軸受の潤滑，及びスロットレス固定子１
の冷却が行われる。以下、図１〜図３を用いて、スロッ
トレス固定子１の冷却メカニズムについて、詳しく説明
する。
の作動時には、オイルが冷却回路４を循環し、回転子７
を支持している軸受の潤滑，及びスロットレス固定子１
の冷却が行われる。以下、図１〜図３を用いて、スロッ
トレス固定子１の冷却メカニズムについて、詳しく説明
する。
【００２５】先ず、オイル供給源４３からポンプ（図示
略）により汲み出されたオイルは、供給路４５を通り、
ケーシング５へと供給される。ケーシング５に供給され
たオイルは、その一方の端部に形成された導入路４９を
通り、オイル溜まり４１１に溜められる。このとき、オ
イル溜まり４１１と外周路４１７との間は、遮蔽板４２
１により流路が遮断されているから、オイルがスロット
レス固定子１の外周側に形成された外周路４１７に流入
（逆流）することはない。
略）により汲み出されたオイルは、供給路４５を通り、
ケーシング５へと供給される。ケーシング５に供給され
たオイルは、その一方の端部に形成された導入路４９を
通り、オイル溜まり４１１に溜められる。このとき、オ
イル溜まり４１１と外周路４１７との間は、遮蔽板４２
１により流路が遮断されているから、オイルがスロット
レス固定子１の外周側に形成された外周路４１７に流入
（逆流）することはない。
【００２６】よって、オイル溜まり４１１に溜められた
オイルは、スロットレス固定子１の内周側に形成された
内周路４１３に流入し、スロットレス固定子１の内周を
冷却する。このとき、内周路４１３に流入するオイル
は、オイル供給源４３から供給されて間もないオイル、
言い換えれば、熱源の冷却に供されていない低温のオイ
ルであるから、スロットレス固定子１の内周は効率的に
冷却される。
オイルは、スロットレス固定子１の内周側に形成された
内周路４１３に流入し、スロットレス固定子１の内周を
冷却する。このとき、内周路４１３に流入するオイル
は、オイル供給源４３から供給されて間もないオイル、
言い換えれば、熱源の冷却に供されていない低温のオイ
ルであるから、スロットレス固定子１の内周は効率的に
冷却される。
【００２７】また、スロットレス固定子１の内周側、つ
まり、固定子巻線１５の内周側には、熱伝導性の良好な
ＢＮ粒子が混在する状態でワニスが含浸、硬化されてお
り、このＢＮ粒子による放熱性の向上と低温オイルによ
る冷却との相乗効果により、スロットレス固定子１の内
周は極めて効果的に冷却される。なお、オイル溜まり４
１１に溜められたオイルの一部は、回転子７の一方の端
部を回転自在に支持している軸受に供給され、該軸受の
潤滑に供される。
まり、固定子巻線１５の内周側には、熱伝導性の良好な
ＢＮ粒子が混在する状態でワニスが含浸、硬化されてお
り、このＢＮ粒子による放熱性の向上と低温オイルによ
る冷却との相乗効果により、スロットレス固定子１の内
周は極めて効果的に冷却される。なお、オイル溜まり４
１１に溜められたオイルの一部は、回転子７の一方の端
部を回転自在に支持している軸受に供給され、該軸受の
潤滑に供される。
【００２８】スロットレス固定子１の内周を全面にわた
って冷却しながらその端部に至ったオイルは、ターン部
４１５にて流方向をＵターンさせられることにより、ス
ロットレス固定子１の外周側に形成された外周路４１７
に流入する。また、ターン部４１５に流入したオイルの
一部は、回転子７の他方の端部を回転自在に支持してい
る軸受に供給され、該軸受の潤滑に供される。
って冷却しながらその端部に至ったオイルは、ターン部
４１５にて流方向をＵターンさせられることにより、ス
ロットレス固定子１の外周側に形成された外周路４１７
に流入する。また、ターン部４１５に流入したオイルの
一部は、回転子７の他方の端部を回転自在に支持してい
る軸受に供給され、該軸受の潤滑に供される。
【００２９】そして、スロットレス固定子１の外周を全
面にわたって冷却しながらその端部に至ったオイルは、
遮蔽板４２１の存在によりオイル溜まり４１１に再び流
入することなく、ケーシング５の軸線方向略中央部に形
成された導出路４１９を通り、ケーシング５から排出さ
れる。ケーシング５を出たオイルは、戻り路４７を通
り、オイル供給源４３に戻される。
面にわたって冷却しながらその端部に至ったオイルは、
遮蔽板４２１の存在によりオイル溜まり４１１に再び流
入することなく、ケーシング５の軸線方向略中央部に形
成された導出路４１９を通り、ケーシング５から排出さ
れる。ケーシング５を出たオイルは、戻り路４７を通
り、オイル供給源４３に戻される。
【００３０】以上説明したように、本実施の形態に係る
回転電機３では、ハウジング５に導入されたばかりで熱
源の冷却に供していない低温の冷却液を、より多くの冷
却を必要とするスロットレス固定子１の内周側にいちは
やく流通させるようにしているため、回転電機３全体の
温度上昇を効率的に抑制することができる。また、固定
子巻線１５内にＢＮ粒子１８を充填することにより、固
定子巻線１５の放熱性を高め、冷却効率の更なる向上が
図られている。
回転電機３では、ハウジング５に導入されたばかりで熱
源の冷却に供していない低温の冷却液を、より多くの冷
却を必要とするスロットレス固定子１の内周側にいちは
やく流通させるようにしているため、回転電機３全体の
温度上昇を効率的に抑制することができる。また、固定
子巻線１５内にＢＮ粒子１８を充填することにより、固
定子巻線１５の放熱性を高め、冷却効率の更なる向上が
図られている。
【００３１】図３は、本実施の形態に係る固定子巻線１
５の１／６モデル（Ｔ1〜Ｔ3）と、ワニス内にＢＮ粒子
１８を有しない固定子巻線の１／６モデル（Ｔ4〜Ｔ6）
とを用いて、放熱性を比較した結果を示す線図である。
同図中、プロットＴ1〜Ｔ6は、以下の部位の温度を示し
ている。 Ｔ1，Ｔ4；ワニス表面 Ｔ2，Ｔ5；固定子巻線の表面 Ｔ3，Ｔ6；固定子巻線の内部
５の１／６モデル（Ｔ1〜Ｔ3）と、ワニス内にＢＮ粒子
１８を有しない固定子巻線の１／６モデル（Ｔ4〜Ｔ6）
とを用いて、放熱性を比較した結果を示す線図である。
同図中、プロットＴ1〜Ｔ6は、以下の部位の温度を示し
ている。 Ｔ1，Ｔ4；ワニス表面 Ｔ2，Ｔ5；固定子巻線の表面 Ｔ3，Ｔ6；固定子巻線の内部
【００３２】図３より明白なように、固定子巻線１５内
にＢＮ粒子１８を充填することにより、固定子巻線内の
ピーク温度（Ｔ3，Ｔ6）が下がり、ワニス表面と固定子
巻線の内部と間の温度差が小さくなることが確認され
た。よって、本実施の形態に係る回転電気３が発電機と
して用いられて大電流が流れても、固定子巻線１５の放
熱が効果的になされているから、高出力化が可能となる
ことも確認された。
にＢＮ粒子１８を充填することにより、固定子巻線内の
ピーク温度（Ｔ3，Ｔ6）が下がり、ワニス表面と固定子
巻線の内部と間の温度差が小さくなることが確認され
た。よって、本実施の形態に係る回転電気３が発電機と
して用いられて大電流が流れても、固定子巻線１５の放
熱が効果的になされているから、高出力化が可能となる
ことも確認された。
【００３３】以上より、本実施の形態によれば、回転子
７に近接する固定子巻線１５の内周側の放熱性が向上
し、固定子巻線１５の冷却が効果的に行われる為、回転
子７が温度上昇することによる磁力の低下を有効に回避
し得て、回転子７が１０万rpmにも及ぶ回転数で高速回
転する高速回転電気機械に用いられても、高効率の発電
を実現することができる。さらに、オイル供給源４３か
らのオイルを、回転子７を支持する軸受の潤滑にも共用
しているから、潤滑と冷却に必要な回路を簡略化するこ
とが可能となり、コンパクトな構造にて、高効率の発電
を行うことができる。
７に近接する固定子巻線１５の内周側の放熱性が向上
し、固定子巻線１５の冷却が効果的に行われる為、回転
子７が温度上昇することによる磁力の低下を有効に回避
し得て、回転子７が１０万rpmにも及ぶ回転数で高速回
転する高速回転電気機械に用いられても、高効率の発電
を実現することができる。さらに、オイル供給源４３か
らのオイルを、回転子７を支持する軸受の潤滑にも共用
しているから、潤滑と冷却に必要な回路を簡略化するこ
とが可能となり、コンパクトな構造にて、高効率の発電
を行うことができる。
【００３４】なお、上記実施の形態では、円筒状の固定
子巻線１５を、略菱形状をなす複数のコイルセグメント
２３ａ，２３ｂ，２３ｃを組み合わせることにより形成
しているが、他の方法により形成しても構わない。ま
た、オイル通路４１の導出路４１９を、ケーシング５の
軸線方向略中央部に形成しているが、流入路付近に形成
しても構わない。さらに、本発明は、スロットレス固定
子１を備えた回転電機３に限らず、スロット付固定子を
備えた回転電機にも適用可能であることはもとよりであ
る。
子巻線１５を、略菱形状をなす複数のコイルセグメント
２３ａ，２３ｂ，２３ｃを組み合わせることにより形成
しているが、他の方法により形成しても構わない。ま
た、オイル通路４１の導出路４１９を、ケーシング５の
軸線方向略中央部に形成しているが、流入路付近に形成
しても構わない。さらに、本発明は、スロットレス固定
子１を備えた回転電機３に限らず、スロット付固定子を
備えた回転電機にも適用可能であることはもとよりであ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ハウジング内に冷却液を導入し、固定子の内
周及び外周をこの順に冷却する冷却回路を備えることに
より、ハウジングに導入されたばかりで熱源の冷却に供
していない低温の冷却液を、より多くの冷却を必要とす
る固定子の内周側にいちはやく流通させているから、回
転電機全体の温度上昇を効率的に抑制し、回転子の磁力
低下を有効に回避することが可能となり、高効率の発電
を実現することができる。
によれば、ハウジング内に冷却液を導入し、固定子の内
周及び外周をこの順に冷却する冷却回路を備えることに
より、ハウジングに導入されたばかりで熱源の冷却に供
していない低温の冷却液を、より多くの冷却を必要とす
る固定子の内周側にいちはやく流通させているから、回
転電機全体の温度上昇を効率的に抑制し、回転子の磁力
低下を有効に回避することが可能となり、高効率の発電
を実現することができる。
【００３６】また、ハウジング内に導入された冷却液の
回転子外周側への逆流を阻止する逆流阻止手段を備える
ことにより、ハウジング内に導入された冷却液を、回転
子から遠い固定子外周側よりも先に、回転子に近い固定
子内周側に確実に案内しているから、固定子の効率的な
冷却がより確実なものとなる。
回転子外周側への逆流を阻止する逆流阻止手段を備える
ことにより、ハウジング内に導入された冷却液を、回転
子から遠い固定子外周側よりも先に、回転子に近い固定
子内周側に確実に案内しているから、固定子の効率的な
冷却がより確実なものとなる。
【００３７】さらに、冷却液を、回転子を支持する軸受
の潤滑と共用することにより、潤滑と冷却に必要な回路
を簡略化しているから、コンパクトな構造にて、高効率
の発電を実現することができる。
の潤滑と共用することにより、潤滑と冷却に必要な回路
を簡略化しているから、コンパクトな構造にて、高効率
の発電を実現することができる。
【００３８】さらにまた、固定子に熱伝導性粒子を充填
し、しかも、含浸樹脂内にこの熱伝導性粒子が混在した
状態で含浸、硬化させた固定子巻線の構成をとることに
より、固定子巻線の放熱性を高めているから、冷却効率
の更なる向上を図ることができる。
し、しかも、含浸樹脂内にこの熱伝導性粒子が混在した
状態で含浸、硬化させた固定子巻線の構成をとることに
より、固定子巻線の放熱性を高めているから、冷却効率
の更なる向上を図ることができる。
【図１】 本発明に係る回転電機の一実施の形態を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図２】 図１の要部拡大図である。
【図３】 含浸樹脂内にＢＮ粒子が混在することによる
放熱性向上の効果を比較するための図である。
放熱性向上の効果を比較するための図である。
【図４】 複数のコイルセグメントから帯状体を形成し
ている状態を示す斜視図である。
ている状態を示す斜視図である。
【図５】 複数のコイルセグメントからなる帯状体を円
筒状に巻いて形成した固定子巻線を示す斜視図である。
筒状に巻いて形成した固定子巻線を示す斜視図である。
【図６】 ＢＮ粒子を混ぜたアルコール溶液中に固定子
巻線を浸漬した状態を示す図である。
巻線を浸漬した状態を示す図である。
【図７】 固定子鉄心内に固定子巻線を挿入する状態を
示す図である。
示す図である。
【図８】 固定子鉄心と固定子巻線とを一体にしたまま
の状態でワニス槽に浸漬した状態を示す図である。
の状態でワニス槽に浸漬した状態を示す図である。
【図９】 固定子鉄心に内挿されたコイルの内周に、マ
ンドレルを挿入する状態を示す図である。
ンドレルを挿入する状態を示す図である。
【図１０】 固定子鉄心，コイル，及びマンドレルを一
体にしたままの状態で、ワニスを加熱硬化している状態
を示す図である。
体にしたままの状態で、ワニスを加熱硬化している状態
を示す図である。
【図１１】 ワニス硬化後にマンドレルを抜き去った状
態を示す工程図である。
態を示す工程図である。
１ スロットレス固定子（固定子） ３ 回転電機 ５ ケーシング ７ 回転子 ４ 冷却回路 １８ ＢＮ粒子（熱伝導性粒子） ４１ オイル通路 ４３ オイル供給源 ４５ 供給路 ４７ 戻り路 ４９ 導入路 ４１１ オイル溜まり ４１３ 内周路 ４１５ ターン部 ４１７ 外周路 ４１９ 導出路 ４２１ 遮蔽板（逆止手段）
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA10 AB06 AD02 AD09 5H605 AA01 BB01 BB17 CC01 CC02 CC04 DD13 5H609 BB19 BB24 PP02 PP05 PP06 PP07 PP08 PP09 QQ05 QQ10 RR26 RR38 RR46
Claims (4)
- 【請求項１】 ハウジング内に円筒状の固定子が収納さ
れると共に、前記固定子の内周側に回転子が回転自在に
支持されてなり、 前記ハウジング内に冷却液を導入し、前記固定子の内周
及び外周をこの順に冷却する冷却回路を備えることを特
徴とする回転電機。 - 【請求項２】 前記ハウジング内に導入された冷却液の
前記固定子外周側への逆流を阻止する逆止手段を備える
ことを特徴とする請求項１記載の回転電機。 - 【請求項３】 前記冷却液は、前記回転子を支持する軸
受の潤滑と共用されることを特徴とする請求項１又は請
求項２記載の回転電機。 - 【請求項４】 前記固定子はその内周側に固定子巻線を
有してなり、該固定子巻線には熱伝導性粒子が充填され
ていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか
に記載の回転電機。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24058899A JP2001069693A (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 回転電機 |
| US09/639,542 US6489697B1 (en) | 1999-08-26 | 2000-08-16 | Rotating electrical machine with improved circulating path for coolant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24058899A JP2001069693A (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 回転電機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001069693A true JP2001069693A (ja) | 2001-03-16 |
Family
ID=17061753
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24058899A Withdrawn JP2001069693A (ja) | 1999-08-26 | 1999-08-26 | 回転電機 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6489697B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001069693A (ja) |
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| EP2609675A4 (en) * | 2010-08-25 | 2017-08-30 | Clean Wave Technologies Inc. | Systems and methods for fluid cooling of electric machines |
| CN111600419A (zh) * | 2019-02-20 | 2020-08-28 | 三菱电机株式会社 | 旋转电机 |
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- 2000-08-16 US US09/639,542 patent/US6489697B1/en not_active Expired - Fee Related
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051130 |
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