JPH04229050A - 回転子液冷式の回転電気機械 - Google Patents
回転子液冷式の回転電気機械Info
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- JPH04229050A JPH04229050A JP3191203A JP19120391A JPH04229050A JP H04229050 A JPH04229050 A JP H04229050A JP 3191203 A JP3191203 A JP 3191203A JP 19120391 A JP19120391 A JP 19120391A JP H04229050 A JPH04229050 A JP H04229050A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- 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
-
- H—ELECTRICITY
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- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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- 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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- H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
- H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
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- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/003—Couplings; Details of shafts
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転電気機械の液体冷
却に関し、更に詳しくは、回転電気機械における回転子
の冷却に関する。
却に関し、更に詳しくは、回転電気機械における回転子
の冷却に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速高電力密度スイッチ式反作用電動機
は電磁損失の全体のかなりの部分が回転子の磁性積層部
に発生している。これらの損失の除去は回転子の積層部
が取り付けられている軸を通して導かれる冷却液によっ
て行われている。流体は積層部に直接接触させることが
容易にできないので、熱は積層部を通して軸に伝達され
、それから流体に伝達されなければならない。熱の伝達
を効果的に行うには大きな伝達面積および速い流体速度
を必要とするが、両方を組み合わせたものを軸の領域内
で達成することは困難である。現在の実施方法では、か
なりの熱がベアリングに伝達され、かつ積層組立部が過
度に加熱されることにより、ベアリングおよび積層組立
部の温度制限のため機械の全体の電力変換能力が制限さ
れている。
は電磁損失の全体のかなりの部分が回転子の磁性積層部
に発生している。これらの損失の除去は回転子の積層部
が取り付けられている軸を通して導かれる冷却液によっ
て行われている。流体は積層部に直接接触させることが
容易にできないので、熱は積層部を通して軸に伝達され
、それから流体に伝達されなければならない。熱の伝達
を効果的に行うには大きな伝達面積および速い流体速度
を必要とするが、両方を組み合わせたものを軸の領域内
で達成することは困難である。現在の実施方法では、か
なりの熱がベアリングに伝達され、かつ積層組立部が過
度に加熱されることにより、ベアリングおよび積層組立
部の温度制限のため機械の全体の電力変換能力が制限さ
れている。
【０００３】高電力密度電動機は水冷式固定子および／
または回転子内に埋め込まれたヒートパイプを使用して
冷却されていた。ある大きな発電機は中空の回転子導体
を通る冷却水回路で冷却されていた。回転子にヒートパ
イプを用いる場合には、強制空気流を使用してヒートパ
イプ凝縮部から熱を除去するときまだ大きな熱抵抗が生
じる。大きな回転子における水冷却回路は回転子の冷却
に非常に有効であるが、小さなモータの場合には回転子
の性能を著しく妨害するか、またはモータの性能を妨害
しないほど充分小さく作ると非常に高価であるとともに
信頼性がない。
または回転子内に埋め込まれたヒートパイプを使用して
冷却されていた。ある大きな発電機は中空の回転子導体
を通る冷却水回路で冷却されていた。回転子にヒートパ
イプを用いる場合には、強制空気流を使用してヒートパ
イプ凝縮部から熱を除去するときまだ大きな熱抵抗が生
じる。大きな回転子における水冷却回路は回転子の冷却
に非常に有効であるが、小さなモータの場合には回転子
の性能を著しく妨害するか、またはモータの性能を妨害
しないほど充分小さく作ると非常に高価であるとともに
信頼性がない。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は、冷却される回転子内の
液体への熱伝達をより効果的に行うことができる回転電
気機械を提供することにある。
液体への熱伝達をより効果的に行うことができる回転電
気機械を提供することにある。
【０００５】本発明の他の目的は、冷却液の大きな流量
を使用する小さな冷却液通路（マイクロチャンネル）を
必要とすることなく、液体冷却式回転子の熱伝達表面に
おける熱伝達係数を増大した回転電気機械を提供するこ
とにある。
を使用する小さな冷却液通路（マイクロチャンネル）を
必要とすることなく、液体冷却式回転子の熱伝達表面に
おける熱伝達係数を増大した回転電気機械を提供するこ
とにある。
【０００６】本発明の別の目的は、回転電気機械の改良
された電力密度の比較的制限されたスペースにおいて回
転子の冷却流体への改良された熱伝達を提供することに
ある。
された電力密度の比較的制限されたスペースにおいて回
転子の冷却流体への改良された熱伝達を提供することに
ある。
【０００７】本発明の更に他の目的は、製造および信頼
性のある動作を行うことが困難な大きな冷却液流量およ
び複雑な冷却液通路を必要としない回転電気機械を提供
することにある。
性のある動作を行うことが困難な大きな冷却液流量およ
び複雑な冷却液通路を必要としない回転電気機械を提供
することにある。
【０００８】
【発明の概要】本発明の一態様においては、回転電気機
械は一端から流体を受け入れ、他端から流体を排出する
ようになっている中空の軸を備えている。この中空の軸
は積層部がその上に取り付けられている。中空の円板が
積層部の軸方向の端部に隣接かつ接触して設けられてい
る。中空の円板は中空の軸と連通している。中空の円板
は、軸が回転しているとき、中空の円板内の液体に遠心
加速度を与える手段を有している。固定子は積層部を取
り囲み、積層部から間隔をあけて設けられている。
械は一端から流体を受け入れ、他端から流体を排出する
ようになっている中空の軸を備えている。この中空の軸
は積層部がその上に取り付けられている。中空の円板が
積層部の軸方向の端部に隣接かつ接触して設けられてい
る。中空の円板は中空の軸と連通している。中空の円板
は、軸が回転しているとき、中空の円板内の液体に遠心
加速度を与える手段を有している。固定子は積層部を取
り囲み、積層部から間隔をあけて設けられている。
【０００９】本発明の他の態様においては、回転電気機
械は一端から流体を受け入れ、他端から流体を排出する
ようになっている中空の軸を備えている。この中空の軸
は積層部がその上に設けられている。中空の円板が積層
部の軸方向の端部に隣接かつ接触して設けられている。 軸よりも高い熱伝導率を有する材料で形成された管状挿
入部が中空の軸内に該中空の軸に接触して設けられてい
る。固定子は積層部を取り囲み、積層部から間隔をあけ
て設けられている。
械は一端から流体を受け入れ、他端から流体を排出する
ようになっている中空の軸を備えている。この中空の軸
は積層部がその上に設けられている。中空の円板が積層
部の軸方向の端部に隣接かつ接触して設けられている。 軸よりも高い熱伝導率を有する材料で形成された管状挿
入部が中空の軸内に該中空の軸に接触して設けられてい
る。固定子は積層部を取り囲み、積層部から間隔をあけ
て設けられている。
【００１０】本発明の主題は特許請求の範囲に記載され
ている。しかしながら、本発明は構成および実施の方法
の両方についてその他の目的および利点とともに、添付
図面を参照してよく理解することができる。
ている。しかしながら、本発明は構成および実施の方法
の両方についてその他の目的および利点とともに、添付
図面を参照してよく理解することができる。
【００１１】
【実施例の説明】次に、図面、特に図１を参照すると、
回転子３および固定子５を有するスイッチ式反作用電動
機が示されている。回転子はベアリング１１に回転自在
に取り付けられた中空の軸７を有している。この軸は硬
化し得る工具鋼で形成することができる。次に、図１お
よび図２を参照すると、中空の軸７は積層部１３を支持
している。回転子の積層部の軸方向の両端上には該端部
に接触して中空の回転円板１５および１７が設けられ、
これらの回転円板１５および１７は軸に取り付けられて
いる。これらの円板は渦電流による加熱を避けるために
積層部の外径よりもわずかに小さな直径を有しているこ
とが好ましい。円板１５および１７が積層部とほぼ同じ
大きさの直径を有している場合には、３００シリーズの
ステンレススチールのような非磁性材料で形成されるこ
とが好ましい。円板が積層部の最も小さな直径とほぼ同
じ小さな直径を有している場合には、非磁性材料の制限
は必要ではない。中空の回転円板１５および１７の各々
は該円板とともに回転する円形バッフル２１および２３
によって２つの部分に分割されている。バッフルの各々
は、円板が回転しているとき、両方の部分内の液体に接
線方向の力を与える複数の羽根２５を両面上に有してい
る。沸騰による劣化を受ける燃料が使用されていないと
きのように過冷却された沸騰が好ましい状況においては
、バッフルの周囲まで延びていない部分的な半径方向の
羽根を使用して沸騰に必要な圧力状態を保証することが
できる。過冷却沸騰は中空の円板の壁から液体への熱伝
達係数を増大する。過冷却沸騰を達成する羽根構造はＸ
線ターゲット冷却に関する特願平２−９９４９０号（特
開平３−４０３４８号）に示されているものにすること
ができる。バッフルは中空の回転円板の内部よりも小さ
な直径を有し、バッフルの周縁において中空の円板内の
２つの部分の間で流体が流れ得るように連通している。 中空の回転円板の各々における前記部分の一方は冷却液
体を受け入れるように中空の軸と連通し、中空の円板の
他方の部分は液体を軸に排出するように中空の軸と連通
している。モータを使用して、燃料または水あるいはオ
イルのような他の冷却液体を圧送する用途においては、
冷却液体（例えば航空燃料であってよい）は軸の一端か
ら供給され、他端から排出される。
回転子３および固定子５を有するスイッチ式反作用電動
機が示されている。回転子はベアリング１１に回転自在
に取り付けられた中空の軸７を有している。この軸は硬
化し得る工具鋼で形成することができる。次に、図１お
よび図２を参照すると、中空の軸７は積層部１３を支持
している。回転子の積層部の軸方向の両端上には該端部
に接触して中空の回転円板１５および１７が設けられ、
これらの回転円板１５および１７は軸に取り付けられて
いる。これらの円板は渦電流による加熱を避けるために
積層部の外径よりもわずかに小さな直径を有しているこ
とが好ましい。円板１５および１７が積層部とほぼ同じ
大きさの直径を有している場合には、３００シリーズの
ステンレススチールのような非磁性材料で形成されるこ
とが好ましい。円板が積層部の最も小さな直径とほぼ同
じ小さな直径を有している場合には、非磁性材料の制限
は必要ではない。中空の回転円板１５および１７の各々
は該円板とともに回転する円形バッフル２１および２３
によって２つの部分に分割されている。バッフルの各々
は、円板が回転しているとき、両方の部分内の液体に接
線方向の力を与える複数の羽根２５を両面上に有してい
る。沸騰による劣化を受ける燃料が使用されていないと
きのように過冷却された沸騰が好ましい状況においては
、バッフルの周囲まで延びていない部分的な半径方向の
羽根を使用して沸騰に必要な圧力状態を保証することが
できる。過冷却沸騰は中空の円板の壁から液体への熱伝
達係数を増大する。過冷却沸騰を達成する羽根構造はＸ
線ターゲット冷却に関する特願平２−９９４９０号（特
開平３−４０３４８号）に示されているものにすること
ができる。バッフルは中空の回転円板の内部よりも小さ
な直径を有し、バッフルの周縁において中空の円板内の
２つの部分の間で流体が流れ得るように連通している。 中空の回転円板の各々における前記部分の一方は冷却液
体を受け入れるように中空の軸と連通し、中空の円板の
他方の部分は液体を軸に排出するように中空の軸と連通
している。モータを使用して、燃料または水あるいはオ
イルのような他の冷却液体を圧送する用途においては、
冷却液体（例えば航空燃料であってよい）は軸の一端か
ら供給され、他端から排出される。
【００１２】中空の軸７、積層部１３および中空の円板
１５および１７からなる回転子からの熱除去を更に改良
するために、積層部が周りに設けられている軸の部分と
良好な熱伝達関係を有するように中空の軸７内に挿入部
材２７が挿入されている。この挿入部材２７は銅または
アルミニウムのような高い熱伝導率の材料で形成されて
いるが、銅の方がその高い熱伝導率のために好ましいも
のである。高い熱伝導率の挿入部材は軸と挿入部材との
間に良好な熱伝達を保証するように熱収縮によって所定
位置に設けられる。挿入部材は３つの目的を有している
。第１は、挿入部材は流体の速度を増大するように中空
の軸の直径を小さくする。これは流れが乱れる場合に回
転子の冷却を改良する。これは表面面積の減少の効果よ
りも速く熱伝達係数が増大するためであり、この結果中
空の冷却円板が使用されていようといまいとに関わらず
大きな熱伝導が行われる。第２は、挿入部材は軸内の流
体への熱伝導係数を更に増大するフィン効果を有してい
る。第３に、挿入部材２７は積層部と冷却円板との間の
熱伝導係数を低減することによって積層部７から冷却円
板への熱伝達を改良している。例えば、銅の熱伝導率は
、硬化し得る工具鋼よりもはるかに大きいものである。
１５および１７からなる回転子からの熱除去を更に改良
するために、積層部が周りに設けられている軸の部分と
良好な熱伝達関係を有するように中空の軸７内に挿入部
材２７が挿入されている。この挿入部材２７は銅または
アルミニウムのような高い熱伝導率の材料で形成されて
いるが、銅の方がその高い熱伝導率のために好ましいも
のである。高い熱伝導率の挿入部材は軸と挿入部材との
間に良好な熱伝達を保証するように熱収縮によって所定
位置に設けられる。挿入部材は３つの目的を有している
。第１は、挿入部材は流体の速度を増大するように中空
の軸の直径を小さくする。これは流れが乱れる場合に回
転子の冷却を改良する。これは表面面積の減少の効果よ
りも速く熱伝達係数が増大するためであり、この結果中
空の冷却円板が使用されていようといまいとに関わらず
大きな熱伝導が行われる。第２は、挿入部材は軸内の流
体への熱伝導係数を更に増大するフィン効果を有してい
る。第３に、挿入部材２７は積層部と冷却円板との間の
熱伝導係数を低減することによって積層部７から冷却円
板への熱伝達を改良している。例えば、銅の熱伝導率は
、硬化し得る工具鋼よりもはるかに大きいものである。
【００１３】また、銅またはアルミニウムのような高い
熱伝導率の材料からなる軸方向に延びた棒状部材３１を
積層部内に挿入することによって更に熱を除去すること
ができる。棒状部材が積層部の表面の下側に埋め込まれ
る場合には、モータ動作に対する干渉を最小にしなけれ
ばならない。棒状部材は両端において冷却円板と良好な
熱接触状態にあり、軸方向への熱の流れを補助する。
熱伝導率の材料からなる軸方向に延びた棒状部材３１を
積層部内に挿入することによって更に熱を除去すること
ができる。棒状部材が積層部の表面の下側に埋め込まれ
る場合には、モータ動作に対する干渉を最小にしなけれ
ばならない。棒状部材は両端において冷却円板と良好な
熱接触状態にあり、軸方向への熱の流れを補助する。
【００１４】一方の中空円板１７は軸の一部を形成する
ように使用され、該中空円板は軸にろう付けされている
。中空の円板１５および１７自身は２つの部材で形成さ
れている。カップ状部材１５ａおよび１７ａは円板部と
軸方向に延びた縁部分を有し、円形カバープレート１５
ｂおよび１７ｂは例えばろう付けによって前記縁部に封
止される。羽根２５を有するバッフル２３は２つの円板
部材１７ａおよび１７ｂの間に設けられ、軸から中空円
板を通る軸方向の流れを転向するように補助している。 バッフル２３の小さな中心の孔３３は混入ガスが軸方向
に流れ続けできるようにする。中空の軸７と積層部１５
との間に良好な熱伝達特性を達成するため、積層部は軸
に焼きばめされ、銅の棒状部は積層部にプレスばめされ
る。銅の棒状部材は中空円板の端ぐり穴内に熱伝導性エ
ポキシを用いて該穴と一列に揃うように設けられる。ま
た、熱伝導性エポキシは酸化処理積層部１３の間にも使
用される。熱膨張の差を考慮して棒状部材の端部と端ぐ
り穴の底部との間にはスペースが残されている。 積層部が所定位置に押し付けられた後、他方の中空の円
板１５が中空の軸７上に軸方向に２群に分けて円周方向
に配列した孔３５および３７を覆うようにプレスばめま
たはろう付けされる。円形バッフル２１は軸の周りに嵌
合される中心開口部を有している。一方の群の孔は中空
の軸の一方の部分と連通し、他方の群の孔は他方の部分
と連通している。円形プラグ４１が軸方向に間隔をあけ
て設けられた孔３５および３７の間の中空軸内に設けら
れ、軸方向の流れを防止するとともに、該流れが転向し
て中空の円板を通るようにする。円形プラグは小さな中
心開口部３９を有し、流れに混入したガスを軸方向に進
ませて、中空の円板内の回転流体内に入らないようにし
ている。
ように使用され、該中空円板は軸にろう付けされている
。中空の円板１５および１７自身は２つの部材で形成さ
れている。カップ状部材１５ａおよび１７ａは円板部と
軸方向に延びた縁部分を有し、円形カバープレート１５
ｂおよび１７ｂは例えばろう付けによって前記縁部に封
止される。羽根２５を有するバッフル２３は２つの円板
部材１７ａおよび１７ｂの間に設けられ、軸から中空円
板を通る軸方向の流れを転向するように補助している。 バッフル２３の小さな中心の孔３３は混入ガスが軸方向
に流れ続けできるようにする。中空の軸７と積層部１５
との間に良好な熱伝達特性を達成するため、積層部は軸
に焼きばめされ、銅の棒状部は積層部にプレスばめされ
る。銅の棒状部材は中空円板の端ぐり穴内に熱伝導性エ
ポキシを用いて該穴と一列に揃うように設けられる。ま
た、熱伝導性エポキシは酸化処理積層部１３の間にも使
用される。熱膨張の差を考慮して棒状部材の端部と端ぐ
り穴の底部との間にはスペースが残されている。 積層部が所定位置に押し付けられた後、他方の中空の円
板１５が中空の軸７上に軸方向に２群に分けて円周方向
に配列した孔３５および３７を覆うようにプレスばめま
たはろう付けされる。円形バッフル２１は軸の周りに嵌
合される中心開口部を有している。一方の群の孔は中空
の軸の一方の部分と連通し、他方の群の孔は他方の部分
と連通している。円形プラグ４１が軸方向に間隔をあけ
て設けられた孔３５および３７の間の中空軸内に設けら
れ、軸方向の流れを防止するとともに、該流れが転向し
て中空の円板を通るようにする。円形プラグは小さな中
心開口部３９を有し、流れに混入したガスを軸方向に進
ませて、中空の円板内の回転流体内に入らないようにし
ている。
【００１５】動作においては、冷却流体は中空の回転軸
７内の一端内に導入される。この流体は中空の円板の一
方の部分内に向けられ、ここで該流体は羽根２５によっ
て遠心加速度を受け、円板１５の周囲に向かって軸方向
外向きに流れ、それからバッフルの他方の側において軸
に向かって半径方向内向きに流れる。自然対流の熱伝達
は加速度の増大とともに増大する。流体は再び中空の軸
に戻り、軸に沿って流れ、他方の中空の円板１７内に入
って再び外側に加速され、軸に戻る。高い熱伝導率の挿
入部材２７が使用される場合には、積層部から冷却液体
への熱伝達が改良され、流体速度は軸において増大する
。この挿入部材による増大した速度は、挿入部材によっ
て生ずる圧力低下の増大および表面積の減少と釣合わせ
ることが必要である。流れが乱れた場合には、軸内の流
体に対する熱伝達が増大する。また、軸方向に延びた棒
状部材３１が使用される場合には、中空の円板部１５お
よび１７に対する軸方向の熱伝導が改良される。回転子
内に発生するかなりの量の熱は棒状部材の近くの積層部
の外側部分近くで発生する。棒状部材は積層部よりも中
空の円板部に対してより低い熱抵抗路を形成している。 積層部に比較して、銅およびアルミニウムの棒状部のよ
り大きな膨張係数のために、棒状部材は動作中積層部よ
りも大きく膨張し、中空の円板部を押圧し、熱伝達を改
良する。
７内の一端内に導入される。この流体は中空の円板の一
方の部分内に向けられ、ここで該流体は羽根２５によっ
て遠心加速度を受け、円板１５の周囲に向かって軸方向
外向きに流れ、それからバッフルの他方の側において軸
に向かって半径方向内向きに流れる。自然対流の熱伝達
は加速度の増大とともに増大する。流体は再び中空の軸
に戻り、軸に沿って流れ、他方の中空の円板１７内に入
って再び外側に加速され、軸に戻る。高い熱伝導率の挿
入部材２７が使用される場合には、積層部から冷却液体
への熱伝達が改良され、流体速度は軸において増大する
。この挿入部材による増大した速度は、挿入部材によっ
て生ずる圧力低下の増大および表面積の減少と釣合わせ
ることが必要である。流れが乱れた場合には、軸内の流
体に対する熱伝達が増大する。また、軸方向に延びた棒
状部材３１が使用される場合には、中空の円板部１５お
よび１７に対する軸方向の熱伝導が改良される。回転子
内に発生するかなりの量の熱は棒状部材の近くの積層部
の外側部分近くで発生する。棒状部材は積層部よりも中
空の円板部に対してより低い熱抵抗路を形成している。 積層部に比較して、銅およびアルミニウムの棒状部のよ
り大きな膨張係数のために、棒状部材は動作中積層部よ
りも大きく膨張し、中空の円板部を押圧し、熱伝達を改
良する。
【００１６】ベアリングの熱の影響および固定子からの
熱の影響を無視し、かつ周囲温度が１６０゜Ｃと仮定し
て、２５，０００ｒｐｍにおいて９０ｋｗの定格を有す
るスイッチ式反作用電動機で、その約３．２インチの外
径の積層部を有する回転子が０．７５インチの内径を有
する中空の軸によって毎分２．５ガロンの流量で冷却さ
れる場合と、積層部の外側端部に中空の円板を付加した
同じ回転子が冷却される場合とを比較して熱分析した結
果、中空の円板を付加した回転子の温度上昇は中空の円
板をもっていない回転子の温度上昇のたった６７％であ
る。中空の円板はバッフルと円板の内壁の各々との間に
０．０６２５インチの隙間を有している。０．３２イン
チの内径の銅の挿入部材が中空の軸に設けられ、中空の
円板が使用されない場合における温度上昇の計算結果は
、単に中空の軸の冷却を使用した場合に発生する温度上
昇の７２％である。銅の挿入部材および２つの中空円板
がともに使用された場合の温度上昇の計算結果は、単に
中空の軸の冷却を使用した場合に生じる温度上昇の５０
％である。
熱の影響を無視し、かつ周囲温度が１６０゜Ｃと仮定し
て、２５，０００ｒｐｍにおいて９０ｋｗの定格を有す
るスイッチ式反作用電動機で、その約３．２インチの外
径の積層部を有する回転子が０．７５インチの内径を有
する中空の軸によって毎分２．５ガロンの流量で冷却さ
れる場合と、積層部の外側端部に中空の円板を付加した
同じ回転子が冷却される場合とを比較して熱分析した結
果、中空の円板を付加した回転子の温度上昇は中空の円
板をもっていない回転子の温度上昇のたった６７％であ
る。中空の円板はバッフルと円板の内壁の各々との間に
０．０６２５インチの隙間を有している。０．３２イン
チの内径の銅の挿入部材が中空の軸に設けられ、中空の
円板が使用されない場合における温度上昇の計算結果は
、単に中空の軸の冷却を使用した場合に発生する温度上
昇の７２％である。銅の挿入部材および２つの中空円板
がともに使用された場合の温度上昇の計算結果は、単に
中空の軸の冷却を使用した場合に生じる温度上昇の５０
％である。
【００１７】スイッチ式反作用機械について示したが、
例えば誘導機およびブラシレス同期機の回転子の冷却の
改良も本発明によって行うことができる。
例えば誘導機およびブラシレス同期機の回転子の冷却の
改良も本発明によって行うことができる。
【００１８】上述した説明は、回転電気機械の電力密度
の改良のために比較的限られたスペースにおいて冷却流
体への熱伝達を更に効果的にした液体冷却式回転子を使
用する回転電気機械を開示した。
の改良のために比較的限られたスペースにおいて冷却流
体への熱伝達を更に効果的にした液体冷却式回転子を使
用する回転電気機械を開示した。
【００１９】本発明はその実施例について図示し説明し
たが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく種
々の変更を行うことができることは本技術分野に専門知
識を有する者にとって理解されることであろう。
たが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく種
々の変更を行うことができることは本技術分野に専門知
識を有する者にとって理解されることであろう。
【図１】スイッチ式反作用電動機の一部を示す部分破断
側面図である。
側面図である。
【図２】図１の線２−２に沿った断面図である。
３ 回転子
５ 固定子
７ 中空の軸
１３ 積層部
１５、１７ 中空の回転円板
２１、２３ バッフル
２５ 羽根
２７ 挿入部材
Claims (17)
- 【請求項１】 回転電気機械に回転自在に取り付けら
れ、一端から流体を受け入れ、他端から流体を排出する
ようになっている中空の軸と、前記中空の軸上に取り付
けられた積層部と、前記積層部の軸方向の端部に隣接か
つ接触して設けられた中空の円板であって、該中空の円
板は前記軸が回転しているとき遠心加速度を該中空の円
板内の液体に与える手段を有し、前記中空の軸と連通し
ている前記中空の円板と、前記積層部を取り囲み、該積
層部から間隔をあけて設けられている固定子と、を有す
る回転電気機械。 - 【請求項２】 前記軸よりも高い熱伝導率を有する材
料で形成され、前記中空の軸内に該軸に接触して設けら
れた管状挿入部を更に有する請求項１記載の回転電気機
械。 - 【請求項３】 前記挿入部の材料は銅およびアルミニ
ウムからなる高い熱伝導率の材料のグループから選ばれ
たものである請求項２記載の回転電気機械。 - 【請求項４】 前記挿入部は前記中空の軸内に焼きば
めされている請求項１記載の回転電気機械。 - 【請求項５】 前記積層部を通って軸方向に延びて前
記中空の円板に接触している複数の熱伝導部材を更に有
している請求項１記載の回転電気機械。 - 【請求項６】 前記複数の熱伝導部材は銅およびアル
ミニウムからなるグループから選択された材料で形成さ
れている請求項５記載の回転電気機械。 - 【請求項７】 前記積層部の他方の軸方向端部に隣接
かつ接触した第２の中空の円板を更に有し、該第２の中
空の円板は前記軸が回転しているとき遠心加速度を前記
第２の中空の円板内の液体に与える手段を有し、前記第
２の中空の円板は前記中空の軸と連通している請求項１
記載の回転電気機械。 - 【請求項８】 回転電気機械に回転自在に取り付けら
れ、一端から流体を受け入れ、他端から流体を排出する
ようになっている中空の軸と、前記中空の軸上に取り付
けられた積層部と、前記積層部の軸方向の端部に隣接か
つ接触して設けられている中空の円板であって、該中空
の円板は該中空の円板の内部を２つの部分に分割するバ
ッフルを有し、前記２つの内部部分は前記バッフルの周
縁において互いに連通しており、前記バッフルは前記流
体に接線方向の速度を与える羽根手段を有し、前記中空
の軸が流体を供給するために前記内部部分の一方と連通
し、かつ流体を除去するために他方の内部部分と連通し
ている前記中空の円板と、前記積層部を取り囲み、該積
層部から間隔をあけて設けられている固定子と、を有す
る回転電気機械。 - 【請求項９】 前記軸よりも高い熱伝導率を有する材
料で形成された管状挿入部を更に有し、該挿入部は前記
中空の軸の内側に該軸に接触して設けられている請求項
８記載の回転電気機械。 - 【請求項１０】 前記挿入部の材料は銅およびアルミ
ニウムからなる高い熱伝導率の材料のグループから選択
されたものである請求項９記載の回転電気機械。 - 【請求項１１】 前記挿入部は前記中空の軸の内側に
焼きばめされている請求項９記載の回転電気機械。 - 【請求項１２】 前記積層部を通って軸方向に延びて
前記中空の円板と接触している複数の熱伝導部材を更に
有する請求項８記載の回転電気機械。 - 【請求項１３】 前記複数の熱伝導部材は銅およびア
ルミニウムからなるグループから選択された材料で形成
されている請求項１１記載の回転電気機械。 - 【請求項１４】 前記積層部の他方の軸方向の端部に
隣接かつ接触して設けられた第２の中空の円板を更に有
し、該第２の中空の円板はその内部を２つの内部部分に
分割するバッフルを有し、該２つの内部部分は該バッフ
ルの周縁において互いに連通しており、該バッフルは前
記流体に接線方向の速度を与える羽根手段を有し、前記
中空の軸が流体を供給するために前記第２の円板の内部
部分の一方と連通し、かつ流体を除去するために他方と
連通している請求項９記載の回転電気機械。 - 【請求項１５】 回転電気機械に回転自在に取り付け
られ、一端から流体を受け入れ、他端から流体を排出す
るようになっている中空の軸と、前記中空の軸に取り付
けられた積層部と、前記軸よりも高い熱伝導率を有する
材料で形成され、前記中空の軸内に該中空の軸に接触し
て設けられている管状挿入部と、前記積層部を取り囲み
、該積層部から間隔をあけて設けられている固定子と、
を有する回転電気機械。 - 【請求項１６】 前記挿入部の材料は銅およびアルミ
ニウムからなる高い熱伝導率の材料のグループから選択
されたものである請求項１５記載の回転電気機械。 - 【請求項１７】 前記挿入部は前記中空の軸内に焼き
ばめされている請求項１５記載の回転電気機械。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US549,840 | 1990-07-09 | ||
| US07/549,840 US5223757A (en) | 1990-07-09 | 1990-07-09 | Motor cooling using a liquid cooled rotor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04229050A true JPH04229050A (ja) | 1992-08-18 |
| JP2975178B2 JP2975178B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=24194567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3191203A Expired - Fee Related JP2975178B2 (ja) | 1990-07-09 | 1991-07-05 | 回転子液冷式の回転電気機械 |
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| JP (1) | JP2975178B2 (ja) |
| KR (1) | KR100207171B1 (ja) |
| GR (1) | GR1001107B (ja) |
| IL (1) | IL98659A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| US5347188A (en) * | 1992-09-09 | 1994-09-13 | Sunstrand Corporation | Electric machine with enhanced liquid cooling |
| JP3300200B2 (ja) * | 1995-06-20 | 2002-07-08 | 株式会社日立製作所 | 回転電機及び電動車両 |
| US5703421A (en) * | 1996-05-24 | 1997-12-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Reluctance generator/motor cooling |
| US5884776A (en) * | 1997-04-04 | 1999-03-23 | The Babcock & Wilcox Company | Dynamic classifier with hollow shaft drive motor |
| US6879069B1 (en) * | 2000-06-21 | 2005-04-12 | Bae Systems Controls Inc. | Rotating machine with cooled hollow rotor bars |
| US6661133B2 (en) | 2001-07-12 | 2003-12-09 | Eli Liebermann | Rotor cooling arrangement |
| US6819016B2 (en) * | 2002-07-18 | 2004-11-16 | Tm4 Inc. | Liquid cooling arrangement for electric machines |
| US7327055B2 (en) * | 2002-07-26 | 2008-02-05 | John Devine | Permanent magnet generator with an integral cooling system |
| US20080265699A1 (en) * | 2003-07-28 | 2008-10-30 | John Devine | Permanent magnet generator with an integral cooling system and intergral voltage regulation |
| US20050113216A1 (en) * | 2003-10-07 | 2005-05-26 | Wei Cheng | Belt drive system with outer rotor motor |
| US7009317B2 (en) * | 2004-01-14 | 2006-03-07 | Caterpillar Inc. | Cooling system for an electric motor |
| US7203979B2 (en) * | 2004-03-26 | 2007-04-17 | O'brien T Darren | Decontamination gate apparatus |
| US7791238B2 (en) | 2005-07-25 | 2010-09-07 | Hamilton Sundstrand Corporation | Internal thermal management for motor driven machinery |
| US8134260B2 (en) * | 2006-06-19 | 2012-03-13 | Hpev, Inc. | Electric motor with heat pipes |
| WO2007149857A2 (en) * | 2006-06-19 | 2007-12-27 | Timothy Hassett | Electric motor with heat pipes |
| US8283818B2 (en) * | 2006-06-19 | 2012-10-09 | Hpev, Inc. | Electric motor with heat pipes |
| US8148858B2 (en) * | 2008-08-06 | 2012-04-03 | Hpev, Inc. | Totally enclosed heat pipe cooled motor |
| US8251168B2 (en) * | 2008-10-01 | 2012-08-28 | Caterpillar Inc. | Air cooling system including airflow deflector for electric drive machine |
| US20110089777A1 (en) * | 2009-10-18 | 2011-04-21 | Ernesto Camilo Rivera | Thermally manageable system and electric device |
| US20130043745A1 (en) * | 2011-08-16 | 2013-02-21 | Sheikh Nayyer Hussain | Synchronous reluctance motor for conducting media |
| KR101332853B1 (ko) * | 2013-05-09 | 2013-11-27 | 엔엔엔코리아(주) | 냉각부재를 내장한 자동차용 전동식 워터펌프 |
| DE102016219680A1 (de) * | 2016-10-11 | 2018-04-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Antriebssystem für ein Fahrzeug mit Verbrennungskraftmaschine und Treibstofftank |
| US10352351B2 (en) * | 2016-12-19 | 2019-07-16 | Ford Global Technologies, Llc | Motor shaft assembly and assembling method with an insert that provides a fluid conduit |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS48505U (ja) * | 1971-06-02 | 1973-01-06 | ||
| JPS4825044U (ja) * | 1971-08-03 | 1973-03-24 | ||
| JPS4945304A (ja) * | 1972-08-04 | 1974-04-30 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB190121740A (en) * | 1901-10-29 | 1902-08-28 | Charles Edwin Ryder Terry | Improvements relating to Gas Heating Stoves |
| US2706260A (en) * | 1953-04-20 | 1955-04-12 | Jack & Heintz Inc | Liquid cooled dynamo-electric machine |
| US2894155A (en) * | 1955-03-21 | 1959-07-07 | Gen Electric | Liquid cooled dynamoelectric machine |
| US3043968A (en) * | 1959-06-19 | 1962-07-10 | Task Corp | Fluid cooled electrical machine |
| US3088042A (en) * | 1959-11-23 | 1963-04-30 | Allis Louis Co | Electric motor with improved cooling means |
| US3260872A (en) * | 1964-04-13 | 1966-07-12 | Bendix Corp | Oil cooled generator design |
| US3648085A (en) * | 1970-03-26 | 1972-03-07 | Lear Siegler Inc | Liquid cooling arrangement for dynamoelectric machine |
| DE2019956A1 (de) * | 1970-04-24 | 1971-11-04 | Siemens Ag | Anordnung zur Kuehlung von Rotationskoerpern |
| US3629628A (en) * | 1970-07-06 | 1971-12-21 | Gen Motors Corp | Cooling arrangement for a squirrel cage rotor assembly |
| US3621908A (en) * | 1970-09-04 | 1971-11-23 | Dynatherm Corp | Transporting thermal energy through a rotating device |
| GB1381109A (en) * | 1971-12-22 | 1975-01-22 | Secr Defence | Cooling of electrical machines |
| US4203044A (en) * | 1978-01-16 | 1980-05-13 | Sundstrand Corporation | Double-walled rotor for an oil-cooled electrical machine |
| US4350908A (en) * | 1980-12-04 | 1982-09-21 | Westinghouse Electric Corp. | Cooling system for rotor of a dynamoelectric machine |
| SU957359A1 (ru) * | 1980-12-11 | 1982-09-07 | Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина | Ротор электрической машины |
| US4405876A (en) * | 1981-04-02 | 1983-09-20 | Iversen Arthur H | Liquid cooled anode x-ray tubes |
| US4622687A (en) * | 1981-04-02 | 1986-11-11 | Arthur H. Iversen | Liquid cooled anode x-ray tubes |
| GB2099229A (en) * | 1981-05-26 | 1982-12-01 | Mcclure David Ltd | Rotary dynamoelectric machine |
| EP0103616A4 (en) * | 1982-02-16 | 1986-06-11 | Stephen Whitaker | X-RAY ANODIC TUBES COOLED BY A LIQUID. |
| US4625324A (en) * | 1983-09-19 | 1986-11-25 | Technicare Corporation | High vacuum rotating anode x-ray tube |
| SU1417111A1 (ru) * | 1986-07-14 | 1988-08-15 | Институт Электродинамики Ан Усср | Статор электрической машины |
| US4764699A (en) * | 1986-12-22 | 1988-08-16 | Sundstrand Corporation | Generator stator retention system |
| US4943746A (en) * | 1989-03-20 | 1990-07-24 | Allied-Signal Inc. | Liquid cooled salient pole rotor support wedges |
| US4945562A (en) * | 1989-04-24 | 1990-07-31 | General Electric Company | X-ray target cooling |
-
1990
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-
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JPS48505U (ja) * | 1971-06-02 | 1973-01-06 | ||
| JPS4825044U (ja) * | 1971-08-03 | 1973-03-24 | ||
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