JP2003250234A - 回転電機の固定子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡潔な構成を有するとともに、発生損失を確
実に低減できる回転電機の固定子を得る。 【解決手段】 磁性板を軸方向に積層し内部に複数の開
放スロットを有する固定子コア１と、固定子コア１のス
ロット内に巻装された固定子コイルと、固定子コア１を
磁性板の積層方向に押圧し固定子コア１を締め付ける磁
性体からなるクランパ４と、クランパ４の反固定子コア
側に配設される磁性シールド部材５とを備え、クランパ
４と磁性シールド部材５との間に導電性シールド部材８
を設けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転電機の固定
子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は、回転電機の固定子コア端部に従
来のシールドコアを適用した場合を示す図である。図に
おいて、１は電磁鋼板を軸方向に積層し内周に複数の開
放スロットを有する固定子コア、２は上記固定子コアの
スロットに巻装された固定子コイル、３は上記固定子コ
アの機外側軸方向端面に設置されたフィンガプレート、
４は上記フィンガプレートの機外側軸方向端面に設置さ
れ、フィンガプレートを介し上記固定子コアを締め付け
る磁性金属で構成されるクランパ、５は上記クランパの
機外側軸方向端面に設置され、電磁鋼板を積層した構造
のシールドコア、６は固定子コイル端部及び回転子端部
から侵入後シールドコア内を周方向に進む磁束、７はコ
イルエンド間もしくはコイルエンド〜端子間を接続する
位相リングである。

【０００３】回転電機の運転中には、回転子端部（図示
せず）や固定子コイル端部からクランパ及び固定子コア
端面へ磁束が侵入する。クランパ及び固定子コア端面に
磁束が鎖交すると渦電流損失が発生し温度上昇が大きく
なるため、クランパ端面にシールドコアを設け磁束の多
くをシールドコアへ分流させ、クランパ及び固定子コア
端面に侵入する磁束量を減少させる。Ｎ極からシールド
コアに進入した磁束は、シールドコア内を周方向に進み
Ｓ極のコイルエンドへと向かう磁路を形成する。シール
ドコアとクランパは磁気回路としては並列回路となる
が、積層構造であるシールドコアの円周方向の磁気抵抗
が低いために磁束はほとんどシールドコア内を流れる。

【０００４】上記のような構造により、回転子端部及び
固定子コイル端部から固定子コア端面及びクランパに侵
入する磁束の多くがシールドコアに分流するため、固定
子コア端面及びクランパに侵入する磁束が減少する。ク
ランパは通常強度をもたせる点から一体物の磁性金属を
用いるため、シールドコアから漏れた磁束がクランパ内
を周方向へ進むことによりクランパで大きな損失が発生
する。このクランパ内を周方向に進む磁束が減少するこ
とにより、クランパの温度上昇を抑制することができ
る。また、固定子コイル端面に侵入する磁束が減少する
ことにより、固定子コア端部の温度上昇も抑制される。
しかし、シールドコアには軸方向厚みが必要である。シ
ールドコアの軸方向厚みが薄い場合を図７に示すが、シ
ールドコアが薄いとシールドコア内の磁束密度が高くな
り飽和するため、シールドコア内の円周方向の磁気抵抗
が高くなりクランパ内を周方向に進む磁束が増加し、ク
ランパ内での渦電流損失が増加する。従って、損失低
減、温度低減のためには、シールドコアにある程度の軸
方向厚みをもたせ、シールドコア内の周方向磁束がクラ
ンパ側へ漏れないようにする必要がある。一方で、シー
ルドコアの厚みが厚い場合、固定子コア端部の設計に影
響を及ぼす。固定子コア端部には、固定子コイルエンド
間もしくは固定子コイルエンド〜端子間を接続する位相
リングが設置されるが、この位相リングと周囲の金属部
とは電気絶縁の観点から十分な距離を確保しておく必要
がある。このため、シールドコアが軸方向に厚くなった
場合、位相リング〜シールドコア間に必要な距離を確保
するため位相リングを軸方向機外側へ移動させる必要が
あり、コア端部の軸方向寸法が大きくなってしまう。

【０００５】一方、図８は、回転電機の固定子コア端部
に従来の導電性シールドを適用した場合を示す図であ
る。図８において、８はクランパの軸方向端面に設置さ
れた導電率の高い金属板で構成された導電性シールドで
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】固定子コア端部に導電
性シールドを適用した場合、回転子端部及び固定子コイ
ル端部より侵入した磁束は導電性シールドにより遮蔽さ
れ、その多くは図８の矢印で示すように固定子コア端面
へ侵入する。このため、シールドコア方式と比べ、クラ
ンパへ侵入する磁束は低減されるが固定子コア端面に侵
入する磁束は増加するため、固定子コア端面の温度上昇
が問題となる。

【０００７】この発明は上記問題点を解決するためにな
されたもので、簡潔な構成を有するとともに、発生損失
を確実に低減できる回転電機の固定子を得ることを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る回転電
機の固定子では、磁性板を軸方向に積層し内部に複数の
開放スロットを有する固定子コアと、前記固定子コアの
スロット内に巻装された固定子コイルと、前記固定子コ
アを磁性板の積層方向に押圧し前記固定子コアを締め付
ける磁性体からなるクランパと、前記クランパの反固定
子コア側に配設される磁性シールド部材とを備え、前記
クランパと前記磁性シールド部材との間に導電性シール
ド部材を設けたものである。

【０００９】第２の発明に係る回転電機の固定子では、
第１の発明において、前記クランパの内周面を覆う導電
性シールド部材を設けたものである。

【００１０】第３の発明に係る回転電機の固定子では、
第２の発明において、前記導電性シールド部材における
内周面の角に面取り部を設けたものである。

【００１１】第４の発明に係る回転電機の固定子では、
第１の発明において、前記導電性シールド部材の磁性シ
ールド部材側端面に、径方向へ延在する通風冷却溝を設
けたものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】実施の形態１．この発明による実
施の形態１を図１に基づいて説明する。図１は実施の形
態１における回転電機の固定子の構成を示す縦断面図で
ある。

【００１３】図において、１は電磁鋼板を軸方向に積層
し内周に複数の開放スロットを有する固定子コア、２は
上記固定子コアのスロットに巻装された固定子コイル、
３は上記固定子コアの機外側軸方向端面に設置されたフ
ィンガプレート、４は上記フィンガプレートの機外側軸
方向端面に設置され、フィンガプレートを介し上記固定
子コアを締め付ける磁性金属で構成されるクランパ、８
は上記クランパの端面に設置され、導電率の高い金属板
で構成される導電性シールド部材、５は導電性シールド
部材８の機外側軸方向端面に設置され電磁鋼板が積層さ
れたシールドコアからなる磁性シールド部材である。

【００１４】この発明による実施の形態１における動作
について、図１に基づいて説明する。上記のような構造
にすることにより、回転子端部および固定子コイル端部
から侵入した磁束６は、シールドコア５に侵入し、シー
ルドコア５内を周方向に進む。このとき、シールドコア
５の積厚が薄いと、シールドコア５内の磁束密度が高く
なり飽和するため、シールドコア５から磁束が漏れ、ク
ランパ４側へ入ろうとする。しかし、シールドコア５と
クランパ４の間には導電性シールド部材８があるため、
多くの磁束は遮蔽されクランパ４内に侵入する磁束は少
ない。したがって、シールドコア５を薄くしてもクラン
パ４へ侵入する磁束が増加することが無いため、シール
ドコア５を薄くすることができる。また、導電性シール
ド部材８によって遮蔽された磁束が固定子コア１の端面
に侵入するが、この磁束はシールドコアを漏れた分であ
り導電性シールド部材８のみの場合と比べ大幅に低減さ
れるため問題とならない。

【００１５】この発明による実施の形態１によれば、磁
性板を軸方向に積層し内部に複数の開放スロットを有す
る固定子コア１と、前記固定子コア１のスロット内に巻
装された固定子コイル２と、前記固定子コア１を磁性板
の積層方向に押圧し前記固定子コア１を締め付ける磁性
体からなるクランパ４と、前記クランパ４の反固定子コ
ア側に配設されるシールドコア５からなる磁性シールド
部材とを備え、前記クランパ４と前記シールドコア５か
らなる磁性シールド部材との間に導電性シールド部材８
を設けたので、簡潔な構成を有するとともに、発生損失
を確実に低減できる回転電機の固定子を得ることができ
る。

【００１６】実施の形態２．この発明による実施の形態
２を図２に基づいて説明する。図２は実施の形態２にお
ける回転電機の固定子の構成を示す縦断面図である。こ
の実施の形態２において、ここで説明する特有の構成以
外の構成については、先に説明した実施の形態１におけ
る構成と同様の構成を有し、同様の作用を奏するもので
ある。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

【００１７】図２において、８はクランパ４の軸方向端
面および内周面に設けられた導電性シールド部材であ
る。

【００１８】導電性シールド部材８をクランパ４の内周
面にも設置したため、クランパ４の軸方向端面に設置さ
れた導電性シールド部材８により遮蔽された磁束、およ
び、コイルエンドから直接クランパ４内周面に印加され
る磁束が遮蔽されるため、クランパ４に侵入する磁束を
減少させることができ、クランパ４の温度上昇を更に抑
制することができる。

【００１９】この発明による実施の形態２によれば、実
施の形態１における構成において、前記シールドコア５
からなる磁性シールド部材側軸方向端面を覆うシールド
部分を有するとともに、前記クランパ４の内周面を覆う
シールド部分を有する導電性シールド部材８を設けたの
で、簡潔な構成を有するとともに、発生損失を確実に低
減でき、しかも、クランパの温度上昇を更に抑制できる
回転電機の固定子を得ることができる。

【００２０】実施の形態３．この発明による実施の形態
３を図３に基づいて説明する。図３は実施の形態３にお
ける回転電機の固定子の構成を示す縦断面図である。こ
の実施の形態３において、ここで説明する特有の構成以
外の構成については、先に説明した実施の形態１および
実施の形態２における構成と同様の構成を有し、同様の
作用を奏するものである。図中、同一符号は同一または
相当部分を示す。

【００２１】図３において、１０は導電性シールド部材
８の内周面におけるシールドコア５側の角部に設けた面
取り部である。導電性シールド部材８に磁束が侵入しよ
うとすると、これを打ち消すような渦電流が流れ磁束を
遮蔽するが、この渦電流により、導電性シールド部材８
でも損失が発生する。この渦電流は導電性シールド部材
８の角部１０に集中して流れるため、角部１０に損失が
集中して発生する。上記のように、導電性シールド８内
周面の角に面取り部１０を設けることにより、導電性シ
ールド８内周面の角部１０に渦電流が集中しにくくなる
ため、導電性シールド部材８で発生する損失を低減する
ことができる。

【００２２】この発明による実施の形態３によれば、実
施の形態２における構成において、前記導電性シールド
部材８における内周面の角に面取り部１０を設けたの
で、簡潔な構成を有するとともに、発生損失を確実に低
減でき、しかも、導電性シールド部材における損失を更
に抑制できる回転電機の固定子を得ることができる。

【００２３】実施の形態４．この発明による実施の形態
４を図４および図５に基づいて説明する。図４は実施の
形態４における回転電機の固定子の構成を示す縦断面図
である。図５は実施の形態４において導電性シールド部
材８を軸方向機外側から見た横断面図である。この実施
の形態３において、ここで説明する特有の構成以外の構
成については、先に説明した実施の形態１および実施の
形態２における構成と同様の構成を有し、同様の作用を
奏するものである。図中、同一符号は同一または相当部
分を示す。

【００２４】図４および図５において、９は導電性シー
ルド部材８の機外側端面、すなわちシールドコア側端面
に、径方向へ延在して設けた冷却用溝である。

【００２５】導電性シールド部材８に磁束が侵入しよう
とすると、これを打ち消すような渦電流が流れ磁束を遮
蔽するが、この渦電流により、導電性シールド部材８で
も損失が発生する。上記のように、導電性シールド部材
８に径方向に向けて通風冷却用溝を設けることにより、
内径側から外径側に冷却風が流れ、導電性シールド部材
８およびシールドコア５下面を効果的に冷却できる。

【００２６】この発明による実施の形態４によれば、実
施の形態１における構成において、前記導電性シールド
部材におけるの磁性シールド部材側端面に、径方向へ延
長する通風冷却溝を設けたので、簡潔な構成を有すると
ともに、発生損失を確実に低減でき、しかも、導電性シ
ールド部材および磁性シールド部材を効果的に冷却する
ことにより温度上昇を抑制できる回転電機の固定子を得
ることができる。

【００２７】この発明による実施の形態では、次の
（１）〜（４）項にそれぞれ示す構成を具備する。 （１） ケイ素鋼板を軸方向に積層し内部に複数の開放
スロットを有する固定子コアと、上記固定子コアのスロ
ット内に巻装された固定子コイルと、上記固定子コアの
機外側軸方向端面に設置されたフィンガプレートと、フ
ィンガプレートの機外側軸方向端面に設置しフィンガプ
レートを介して固定子コアを締め付ける磁性金属で構成
されるクランパからなる回転電機の固定子コア端部構造
において、上記クランパの機外側軸方向端面に導電率の
高い金属板で構成された導電性シールドを設置し、当該
導電性シールドの機外側軸方向端面にケイ素鋼板を積層
したシールドコアを設けることを特徴とする回転電機の
固定子。 （２） 上記固定子コア端部構造において、クランパの
内周面にも導電性シールドを設けることを特徴とする前
記（１）項記載の回転電機の固定子。 （３） 上記固定子コア端部構造において、導電性シー
ルド内周面の角に面取りを設けることを特徴とする前記
（２）項記載の回転電機の固定子。 （４） 上記固定子コア端部構造において、導電性シー
ルド軸方向機外側端面に径方向に通風冷却溝を設けるこ
とを特徴とする前記（１）項記載の回転電機の固定子。

【００２８】この発明による実施の形態における前記
（１）項に係る回転電機の固定子によれば、クランパの
端面及び内周面に導電性シールドを設け、導電性シール
ドの端面にシールドコアを設ける構造としたため、シー
ルドコアのみの場合と比べ、シールドコアを薄くしても
クランパへ侵入する磁束が増加しないためクランパの過
熱が抑制でき、シールドコアの積厚を薄くすることがで
きる。これにより、コア端部の軸方向寸法を減少させる
ことができる。また、導電性シールドのみの場合と比較
して、導電性シールドにより遮蔽され固定子コア端面に
侵入する磁束が減少するため、コア端面の過熱が抑制さ
れる。この発明による実施の形態における前記（２）項
に係る回転電機の固定子によれば、クランパの内周面に
も導電性シールドを設けたため、クランパの軸方向端面
に設置された導電性シールドにより遮蔽された磁束、及
びコイルエンドから直接クランパ内周面に印加される磁
束が遮蔽されるため、クランパに侵入する磁束を減少さ
せることができクランパの温度上昇を抑制することがで
きる。この発明による実施の形態における前記（３）項
に係る回転電機の固定子によれば、導電性シールドの内
周面の角部に面取りを設ける構造としたため、導電性シ
ールド内周面の角部に渦電流が集中しにくくなるため、
導電性シールドで発生する損失を低減することができ
る。この発明による実施の形態における前記（４）項に
係る回転電機の固定子によれば、導電性シールドに冷却
用溝を設ける構造としたため、導電性シールド、及びシ
ールドコア下面を効果的に冷却することができる。

【００２９】

【発明の効果】第１の発明によれば、磁性板を軸方向に
積層し内部に複数の開放スロットを有する固定子コア
と、前記固定子コアのスロット内に巻装された固定子コ
イルと、前記固定子コアを磁性板の積層方向に押圧し前
記固定子コアを締め付ける磁性体からなるクランパと、
前記クランパの反固定子コア側に配設される磁性シール
ド部材とを備え、前記クランパと前記磁性シールド部材
との間に導電性シールド部材を設けたので、簡潔な構成
を有するとともに、発生損失を確実に低減できる回転電
機の固定子を得ることができる。

【００３０】第２の発明によれば、第１の発明におい
て、前記クランパの内周面を覆う導電性シールド部材を
設けたので、簡潔な構成を有するとともに、発生損失を
確実に低減でき、しかも、クランパの温度上昇を更に抑
制できる回転電機の固定子を得ることができる。

【００３１】第３の発明によれば、第２の発明におい
て、前記導電性シールド部材における内周面の角に面取
り部を設けたので、簡潔な構成を有するとともに、発生
損失を確実に低減でき、しかも、導電性シールド部材に
おける損失を更に抑制できる回転電機の固定子を得るこ
とができる。

【００３２】第４の発明によれば、第１の発明におい
て、前記導電性シールド部材の磁性シールド部材側端面
に、径方向へ延在する通風冷却溝を設けたので、簡潔な
構成を有するとともに、発生損失を確実に低減でき、し
かも、導電性シールド部材および磁性シールド部材を効
果的に冷却することにより温度上昇を抑制できる回転電
機の固定子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による回転電機の固
定子を示す縦断面図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による回転電機の固
定子を示す縦断面図である。

【図３】 この発明の実施の形態３による回転電機の固
定子を示す縦断面図である。

【図４】 この発明の実施の形態４による回転電機の固
定子を示す縦断面図である。

【図５】 この発明の実施の形態４による導電性シール
ド部材を軸方向から見た横断面図である。

【図６】 回転電機の固定子に従来のシールドコアを適
用した場合を示す縦断面図である。

【図７】 回転電機の固定子に積厚の薄いシールドコア
を適用した場合を示す縦断面図である。

【図８】 回転電機の固定子に従来の導電性シールドを
適用した場合を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 固定子コア、２ 固定子コイル、３ フィンガプレ
ート、４ クランパ、５ シールドコアからなる磁性シ
ールド部材、６ シールドコア内を周方向に進む磁束、
７ 位相リング、８ 導電性シールド部材、９ 冷却用
溝、１０ 面取り部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米谷 晴之 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA02 AA03 AA10 AB01 AB06 AE08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性板を軸方向に積層し内部に複数の開
   放スロットを有する固定子コアと、前記固定子コアのス
   ロット内に巻装された固定子コイルと、前記固定子コア
   を磁性板の積層方向に押圧し前記固定子コアを締め付け
   る磁性体からなるクランパと、前記クランパの反固定子
   コア側に配設される磁性シールド部材とを備え、前記ク
   ランパと前記磁性シールド部材との間に導電性シールド
   部材を設けたことを特徴とする回転電機の固定子。
2. 【請求項２】 前記クランパの内周面を覆う導電性シー
   ルド部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の回
   転電機の固定子。
3. 【請求項３】 前記導電性シールド部材における内周面
   の角に面取り部を設けたことを特徴とする請求項２に記
   載の回転電機の固定子。
4. 【請求項４】 前記導電性シールド部材の磁性シールド
   部材側端面に、径方向へ延在する通風冷却溝を設けたこ
   とを特徴とする請求項１に記載の回転電機の固定子。