JP2002084714A - 高速回転電機 - Google Patents
高速回転電機Info
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- JP2002084714A JP2002084714A JP2000269738A JP2000269738A JP2002084714A JP 2002084714 A JP2002084714 A JP 2002084714A JP 2000269738 A JP2000269738 A JP 2000269738A JP 2000269738 A JP2000269738 A JP 2000269738A JP 2002084714 A JP2002084714 A JP 2002084714A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高速の回転電機では、回転子および固定子が
冷却液中に浸った状態にて回転することで発生する撹拌
流によって、固定子巻線の絶縁および巻線自身の破損が
生ずる。 【解決手段】 固定子巻線と回転子との間に、回転子鉄
心の内径と略同一の内径を有するキャンを配設し、この
キャンに複数の送液口を設ける。固定子と回転子との間
隙を流れる冷却液をキャン内に導入し、キャン内に生ず
る撹拌流の速度を利用して固定子側に送液口から冷却液
を送出することによって、固定子巻線に直接冷却液を吹
き付けないように構成したものである。
冷却液中に浸った状態にて回転することで発生する撹拌
流によって、固定子巻線の絶縁および巻線自身の破損が
生ずる。 【解決手段】 固定子巻線と回転子との間に、回転子鉄
心の内径と略同一の内径を有するキャンを配設し、この
キャンに複数の送液口を設ける。固定子と回転子との間
隙を流れる冷却液をキャン内に導入し、キャン内に生ず
る撹拌流の速度を利用して固定子側に送液口から冷却液
を送出することによって、固定子巻線に直接冷却液を吹
き付けないように構成したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転電機に係
わり、特に冷却媒体による撹拌流から固定子巻線を保護
するように構成した回転電機に関するものである。
わり、特に冷却媒体による撹拌流から固定子巻線を保護
するように構成した回転電機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車関連製品の開発、試験に使用され
る回転電機（ダイナモメータ）は、エンジンと同等の低
慣性、高速、大トルクのものが要求されている。この要
求を満たすために、回転子の径を極力小さくした設計と
しているために巻線の発熱密度が大きくなっている。こ
のため、冷却水または冷却油によって冷却する構造が採
られている。その際、回転電機の回転子および固定子が
冷却液中に浸した状態で運転すると、回転子の回転で発
生する撹拌流によって固定子巻線の絶縁が破壊し、か
つ、巻線自身に破損が生ずる場合がある。したがって、
冷却構造を採る場合には固定子巻線を保護する必要があ
る。
る回転電機（ダイナモメータ）は、エンジンと同等の低
慣性、高速、大トルクのものが要求されている。この要
求を満たすために、回転子の径を極力小さくした設計と
しているために巻線の発熱密度が大きくなっている。こ
のため、冷却水または冷却油によって冷却する構造が採
られている。その際、回転電機の回転子および固定子が
冷却液中に浸した状態で運転すると、回転子の回転で発
生する撹拌流によって固定子巻線の絶縁が破壊し、か
つ、巻線自身に破損が生ずる場合がある。したがって、
冷却構造を採る場合には固定子巻線を保護する必要があ
る。
【０００３】図４は、冷却構造を採用した従来の回転電
機を示したもので、固定子１と回転子２との間にキャン
４を配設して固定子と回転子の部屋を分離し、回転子冷
却用の液体が固定子側に入らないように構成したもので
ある。また、図５は固定子巻線部３を斜線で示すように
樹脂５でモールドし、このモールドによって撹拌流が直
接、固定子巻線に影響を与えないように構成したもので
ある。なお、図４，図５において、冷却液は、他えば回
転子と固定子間に流路が形成され、その一方側より注入
され回転子の熱を吸収しながら回転電機の外部に放出す
るように構成される。
機を示したもので、固定子１と回転子２との間にキャン
４を配設して固定子と回転子の部屋を分離し、回転子冷
却用の液体が固定子側に入らないように構成したもので
ある。また、図５は固定子巻線部３を斜線で示すように
樹脂５でモールドし、このモールドによって撹拌流が直
接、固定子巻線に影響を与えないように構成したもので
ある。なお、図４，図５において、冷却液は、他えば回
転子と固定子間に流路が形成され、その一方側より注入
され回転子の熱を吸収しながら回転電機の外部に放出す
るように構成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図４で示したものは、
固定子巻線３はキャン４によって撹拌流による影響を受
けることがないため、固定子巻線３の絶縁等の破壊は生
じないが、固定子巻線３の冷却は空気冷却となるために
液体と比較して効率が悪く、かつ、液体が固定部側に入
らないようにするための構造が複雑なものとなってい
る。
固定子巻線３はキャン４によって撹拌流による影響を受
けることがないため、固定子巻線３の絶縁等の破壊は生
じないが、固定子巻線３の冷却は空気冷却となるために
液体と比較して効率が悪く、かつ、液体が固定部側に入
らないようにするための構造が複雑なものとなってい
る。
【０００５】また、図５で示す固定子巻線３をモールド
する方式では、固定子巻線３が樹脂５によってモールド
されることによって、巻線３自体には直接冷却液が触れ
ないので直冷方式に比較して冷却効率が悪く、かつ、撹
拌流が直接巻線のモールド部分に当たることにより、そ
の部分の寿命が短くなり、この現象は回転電機が高速に
なればなるほど顕著になる。また、モールドされた固定
子巻線３が、常時液中に晒されることにより、巻線の絶
縁寿命が大幅に低下する問題を有している。
する方式では、固定子巻線３が樹脂５によってモールド
されることによって、巻線３自体には直接冷却液が触れ
ないので直冷方式に比較して冷却効率が悪く、かつ、撹
拌流が直接巻線のモールド部分に当たることにより、そ
の部分の寿命が短くなり、この現象は回転電機が高速に
なればなるほど顕著になる。また、モールドされた固定
子巻線３が、常時液中に晒されることにより、巻線の絶
縁寿命が大幅に低下する問題を有している。
【０００６】本発明が目的とするところは、回転子の回
転によって生ずる撹拌流から固定子巻線を保護すると共
に、効率よく冷却するようにしたこの種回転電機を提供
することにある。
転によって生ずる撹拌流から固定子巻線を保護すると共
に、効率よく冷却するようにしたこの種回転電機を提供
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、軸受に支承さ
れた回転子と、この回転子と対向した位置に配設された
固定子を有し、外部から供給された冷却液が回転子と固
定子間を流れるよう構成された回転電機において、前記
固定子の巻線と回転子間に、該回転子の回転に伴う撹拌
流が直接あたらないようにキャンを配設し、このキャン
に冷却液の送出口を複数設けたものである。
れた回転子と、この回転子と対向した位置に配設された
固定子を有し、外部から供給された冷却液が回転子と固
定子間を流れるよう構成された回転電機において、前記
固定子の巻線と回転子間に、該回転子の回転に伴う撹拌
流が直接あたらないようにキャンを配設し、このキャン
に冷却液の送出口を複数設けたものである。
【０００８】本発明における前記キャンは、このキャン
の内径と前記固定子の鉄心内径とが略同一に形成された
ものである。
の内径と前記固定子の鉄心内径とが略同一に形成された
ものである。
【０００９】更に本発明の前記キャンは、非磁性体の絶
縁物よりなって、回転電機のブラケット内側面に固着さ
れたものである。
縁物よりなって、回転電機のブラケット内側面に固着さ
れたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態を示す
回転電機の断面図で、この回転電機は三相誘導電動機よ
りなる。１０は固定子で、フレーム１３に固着された固
定子鉄心１１のスロットに固定子巻線１２が嵌挿されて
いる。２０は回転子で、回転軸２１に固定された鉄心２
３には回転子バーが貫通され、その両端をエンドリング
にて短絡してかご形の回転子が構成されている。回転子
２０は、その直結側及び反直結側において、それぞれ静
圧軸受６，７によって軸支されている。静圧軸受６，７
はブラケット８，９に固定されるが、このブラケット
８，９には、それぞれ給液口８１，９１が設けられ、か
つ、各給液口と連通した流路（図示省略）が外周面側か
ら回転軸２１にまで達するようにブラケットおよび静圧
軸受を貫通して設けられている。更に、このブラケット
８，９には必要に応じて軸方向に貫通孔（ここではブラ
ケット９側にのみ貫通孔９２を設けた）が設けられる。
回転電機の断面図で、この回転電機は三相誘導電動機よ
りなる。１０は固定子で、フレーム１３に固着された固
定子鉄心１１のスロットに固定子巻線１２が嵌挿されて
いる。２０は回転子で、回転軸２１に固定された鉄心２
３には回転子バーが貫通され、その両端をエンドリング
にて短絡してかご形の回転子が構成されている。回転子
２０は、その直結側及び反直結側において、それぞれ静
圧軸受６，７によって軸支されている。静圧軸受６，７
はブラケット８，９に固定されるが、このブラケット
８，９には、それぞれ給液口８１，９１が設けられ、か
つ、各給液口と連通した流路（図示省略）が外周面側か
ら回転軸２１にまで達するようにブラケットおよび静圧
軸受を貫通して設けられている。更に、このブラケット
８，９には必要に応じて軸方向に貫通孔（ここではブラ
ケット９側にのみ貫通孔９２を設けた）が設けられる。
【００１１】なお、回転子の軸方向の中間部には、回転
子を回転自在に支持するための軸受が設けられて、回転
子の曲げ剛性を高め、回転子のクリチカル，すなわち、
危険速度を上げ、回転子をより細長くすることによって
更なる低慣性化を実現している。図２は、図１Ａ部の拡
大図を示したもので、２２は回転軸２１に固定された静
圧軸受ジャーナルで、この静圧軸受ジャーナル２２は、
回転子鉄心２３と同芯，同径に形成され、鉄心２３と同
様に穴が穿設されて回転子バー２４が貫通される。１４
は中間静圧軸受で、固定子鉄心１１の軸方向の中間位置
に配設され、交番磁界中に配設されることからその材質
は銅合金やテフロン（登録商標）等の非磁性体よりなっ
て静圧軸受ジャーナル２２を回動自在に支承する。中間
静圧軸受１４は、固定子鉄心１１と同様にスロットが設
けられて固定子巻線１２が嵌合されている。更に、この
中間静圧軸受１４には、径方向に貫通した流路１５が穿
設され、フレーム１３に設けられ給液口１６と連通して
回転子に冷却液を供給するよう構成されている。
子を回転自在に支持するための軸受が設けられて、回転
子の曲げ剛性を高め、回転子のクリチカル，すなわち、
危険速度を上げ、回転子をより細長くすることによって
更なる低慣性化を実現している。図２は、図１Ａ部の拡
大図を示したもので、２２は回転軸２１に固定された静
圧軸受ジャーナルで、この静圧軸受ジャーナル２２は、
回転子鉄心２３と同芯，同径に形成され、鉄心２３と同
様に穴が穿設されて回転子バー２４が貫通される。１４
は中間静圧軸受で、固定子鉄心１１の軸方向の中間位置
に配設され、交番磁界中に配設されることからその材質
は銅合金やテフロン（登録商標）等の非磁性体よりなっ
て静圧軸受ジャーナル２２を回動自在に支承する。中間
静圧軸受１４は、固定子鉄心１１と同様にスロットが設
けられて固定子巻線１２が嵌合されている。更に、この
中間静圧軸受１４には、径方向に貫通した流路１５が穿
設され、フレーム１３に設けられ給液口１６と連通して
回転子に冷却液を供給するよう構成されている。
【００１２】以上のように構成された回転電機において
本発明は、固定子巻線１２と回転子１０との間にキャン
３０を配置し、各一端はそれぞれブラケット８，９に固
着したものである。キャン３０は、固定子鉄心１１から
軸方向に突出した部分の固定子巻線１２に、回転子の回
転に伴う撹拌流が直接当らないよう設けられるために、
その軸方向の長さは、各ブラケット８，９の内壁から固
定子鉄心１１までの長さ程度とされ、かつその径は、固
定子鉄心１１の内径とキャン３０の内径とが略同一とな
るように形成される。また、このキャン３０は、材質を
非磁性体及び絶縁体よりなって、磁束漏れによる回転電
機性能の低下を防止し、その一部には、図３で示すよう
に送液口３１が設けられる。送液口３１は、同図（ａ）
で示すように切欠状としてもよく、（ｂ）図で示すよう
に丸孔または矩形状に形成してもよい。
本発明は、固定子巻線１２と回転子１０との間にキャン
３０を配置し、各一端はそれぞれブラケット８，９に固
着したものである。キャン３０は、固定子鉄心１１から
軸方向に突出した部分の固定子巻線１２に、回転子の回
転に伴う撹拌流が直接当らないよう設けられるために、
その軸方向の長さは、各ブラケット８，９の内壁から固
定子鉄心１１までの長さ程度とされ、かつその径は、固
定子鉄心１１の内径とキャン３０の内径とが略同一とな
るように形成される。また、このキャン３０は、材質を
非磁性体及び絶縁体よりなって、磁束漏れによる回転電
機性能の低下を防止し、その一部には、図３で示すよう
に送液口３１が設けられる。送液口３１は、同図（ａ）
で示すように切欠状としてもよく、（ｂ）図で示すよう
に丸孔または矩形状に形成してもよい。
【００１３】次にその動作を説明する。冷却液は、その
効率をあげるために純水や絶縁油等の絶縁性の高い液体
を使用することにより、直接巻線に触れても問題のない
ものが使用される。その液体（潤滑油）は、図示省略し
たポンプから矢印で示すように給液口１６，８１および
９１から回転電機内に供給される。給液口８１より供給
された潤滑油は、静圧軸受６と静圧軸受ジャーナルとの
間かなクリアランス部を周方向に旋回しながら軸方向外
側のブラケット室に至り、この室を経て排出口より外部
に排出される。給液口９１より供給された潤滑油は、反
直結側の静圧軸受７と静圧軸受ジャーナルとの間の僅か
なクリアランス部を周方向に旋回しながら軸方向外部に
至り、貫通孔９２を通してキャン３０と固定子に囲まれ
た部屋に入る。
効率をあげるために純水や絶縁油等の絶縁性の高い液体
を使用することにより、直接巻線に触れても問題のない
ものが使用される。その液体（潤滑油）は、図示省略し
たポンプから矢印で示すように給液口１６，８１および
９１から回転電機内に供給される。給液口８１より供給
された潤滑油は、静圧軸受６と静圧軸受ジャーナルとの
間かなクリアランス部を周方向に旋回しながら軸方向外
側のブラケット室に至り、この室を経て排出口より外部
に排出される。給液口９１より供給された潤滑油は、反
直結側の静圧軸受７と静圧軸受ジャーナルとの間の僅か
なクリアランス部を周方向に旋回しながら軸方向外部に
至り、貫通孔９２を通してキャン３０と固定子に囲まれ
た部屋に入る。
【００１４】一方、給液口１６より供給された冷却液
は、矢印のように流路１５，固定子１０と回転子２０と
の間隙を左右の軸方向に進み固定子鉄心の端部に至る。
その端部には、固定子鉄心１１の内径と略同一の内径を
有するキャン３０が配設されていることにより、間隙を
流れた冷却液はキャン３０の内部に導入される。キャン
３０の内部は、回転子が回転することに伴う撹拌流が生
じており、この撹拌流によって冷却液は送液口３１から
送出される。このとき、キャン３０に形成された送液口
３１は、送出される冷却液が固定子巻線１２に直接吹き
付けない位置に予め形成されていることにより、固定子
巻線１２は撹拌流による影響を受けず、しかも撹拌流の
速度を利用して積極的に冷却される。固定子巻線を冷却
した冷却液は、フレーム１３の内周部と固定子鉄心１１
の外周部との間に設けられた戻り流路を経て軸中心部に
循環し、排出口１７より回転電機の外部に排出される。
は、矢印のように流路１５，固定子１０と回転子２０と
の間隙を左右の軸方向に進み固定子鉄心の端部に至る。
その端部には、固定子鉄心１１の内径と略同一の内径を
有するキャン３０が配設されていることにより、間隙を
流れた冷却液はキャン３０の内部に導入される。キャン
３０の内部は、回転子が回転することに伴う撹拌流が生
じており、この撹拌流によって冷却液は送液口３１から
送出される。このとき、キャン３０に形成された送液口
３１は、送出される冷却液が固定子巻線１２に直接吹き
付けない位置に予め形成されていることにより、固定子
巻線１２は撹拌流による影響を受けず、しかも撹拌流の
速度を利用して積極的に冷却される。固定子巻線を冷却
した冷却液は、フレーム１３の内周部と固定子鉄心１１
の外周部との間に設けられた戻り流路を経て軸中心部に
循環し、排出口１７より回転電機の外部に排出される。
【００１５】
【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、固定子
巻線と回転子との間に送液口を有するキャンを配置し、
回転子により生ずる撹拌流が直接に固定子巻線にあたら
ないよう構成したものであるから、固定子巻線の寿命を
大幅に延ばすことができると共に、巻線に直接熱交換効
率の高い冷却液を流すことが可能となるものである。ま
た、キャンの内径を固定子鉄心と略同径とすることによ
り、撹拌流による損失を小さくすることが出来るもので
ある。
巻線と回転子との間に送液口を有するキャンを配置し、
回転子により生ずる撹拌流が直接に固定子巻線にあたら
ないよう構成したものであるから、固定子巻線の寿命を
大幅に延ばすことができると共に、巻線に直接熱交換効
率の高い冷却液を流すことが可能となるものである。ま
た、キャンの内径を固定子鉄心と略同径とすることによ
り、撹拌流による損失を小さくすることが出来るもので
ある。
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明における図１のＡ部拡大図。
【図３】本発明に使用されるキャンの構成図で、（ａ）
は送液口が切欠状の場合、（ｂ）は送液口が矩形または
丸孔状の場合。
は送液口が切欠状の場合、（ｂ）は送液口が矩形または
丸孔状の場合。
【図４】従来の回転電機を示す一部縦断正面図。
【図５】従来の他の回転電機を示す一部縦断正面図。
１０…固定子 １１…固定子鉄心 １２…固定子巻線 １３…フレーム １４…中間静圧軸受 １５…流路 ２０…回転子 ２１…回転軸 ２２…静圧軸受ジャーナル ２３…回転子鉄心 ３０…キャン ３１…送液口 ６，７…静圧軸受 ８，９…ブラケット １６，８１，９１…給液口
Claims (3)
- 【請求項１】 軸受に支承された回転子と、この回転子
と対向した位置に配設された固定子を有し、外部から供
給された冷却液が回転子と固定子間を流れるよう構成さ
れた回転電機において、前記固定子の巻線と回転子間
に、該回転子の回転に伴う撹拌流が直接あたらないよう
にキャンを配設し、このキャンに冷却液の送液口を複数
設けたことを特徴とする高速回転電機。 - 【請求項２】 前記キャンは、このキャンの内径と前記
固定子の鉄心内径とが略同一であることを特徴とする請
求項１記載の高速回転電機。 - 【請求項３】 前記キャンは、非磁性体の絶縁物よりな
って、回転電機のブラケット内側面に固着されたことを
特徴とする請求項１又は２記載の高速回転電機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000269738A JP4288838B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 高速回転電機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000269738A JP4288838B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 高速回転電機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002084714A true JP2002084714A (ja) | 2002-03-22 |
| JP4288838B2 JP4288838B2 (ja) | 2009-07-01 |
Family
ID=18756289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000269738A Expired - Fee Related JP4288838B2 (ja) | 2000-09-06 | 2000-09-06 | 高速回転電機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4288838B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009017777A (ja) * | 2007-07-03 | 2009-01-22 | Caterpillar Inc | 電気モータ／発電機の鋳造溝冷却機構 |
| CN106787453A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-05-31 | 福建亚南电机有限公司 | 定子铁芯内嵌冷却水管外套散热筋壳的车用永磁驱动电机 |
| JP6912028B1 (ja) * | 2020-03-18 | 2021-07-28 | 株式会社明電舎 | 回転機 |
| WO2021187166A1 (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-23 | 株式会社明電舎 | 回転機 |
-
2000
- 2000-09-06 JP JP2000269738A patent/JP4288838B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009017777A (ja) * | 2007-07-03 | 2009-01-22 | Caterpillar Inc | 電気モータ／発電機の鋳造溝冷却機構 |
| CN106787453A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-05-31 | 福建亚南电机有限公司 | 定子铁芯内嵌冷却水管外套散热筋壳的车用永磁驱动电机 |
| JP6912028B1 (ja) * | 2020-03-18 | 2021-07-28 | 株式会社明電舎 | 回転機 |
| WO2021187166A1 (ja) * | 2020-03-18 | 2021-09-23 | 株式会社明電舎 | 回転機 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4288838B2 (ja) | 2009-07-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060308 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081120 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081202 |
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