JPH05328669A - 液冷形回転電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷媒液による固定子鉄心およびくさびの摩耗
を防止しながら固定子鉄心の冷却効果を高め、また、固
定子鉄心の摩耗を非磁性の金属リングによって防止す
る。 【構成】 回転子鉄心６の外周面に冷媒液を供給する冷
媒供給孔１ｂ，１ｄを固定子鉄心１の内部に形成し、ま
た、回転子鉄心６側の冷媒噴出孔６ａからの冷媒噴射を
くさびを外部から被うように固定子鉄心１と略均一面を
なす金属リング１２に受けるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷媒液を供給して回
転子鉄心や固定子鉄心を冷却する液冷形回転電機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２は従来の液冷形回転電機を示す一
部の断面図であり、図において、１は固定子鉄心、２は
図１３に示すように固定子鉄心１に形成された鉄心み
ぞ、３はその鉄心みぞ２に挿入された固定子コイル、４
はこの固定子コイル３が鉄心みぞ２から脱落するのを防
止するくさびである。

【０００３】５は固定子鉄心１の外周側に設けられた固
定子冷却用の冷媒スペース、６は固定子鉄心１との間に
エアーギャップＧを介して配置された回転子鉄心、６ａ
は回転子鉄心６に設けられた複数個の冷媒噴出孔、７は
回転軸、７ａは回転軸７に設けられて冷媒噴出孔６ａに
通じる冷媒液供給孔である。

【０００４】次に動作について説明する。まず、回転電
機を冷却する冷媒液は、固定子側では固定子鉄心１の外
周側の冷媒スペース５に流されて、固定子鉄心１内を外
周側から冷却する。

【０００５】一方、回転子側では、回転軸７の冷媒液供
給孔７ａから供給された冷媒液が、回転子鉄心６に設け
られた冷媒噴出孔６ａを通り、さらに回転子の回転によ
る遠心力を受けて、固定子鉄心１の内周面と回転子鉄心
６の外周面との間の上記エアーギャップＧへ噴出され
る。このため、これらの内周面と外周面とが冷媒液と熱
交換を行って冷却される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の液冷形回転電機
は以上のように構成されているので、冷媒液が回転子鉄
心６の冷媒噴出孔６ａ端から集中的に噴出し、このとき
この回転子鉄心６が３０００ｒｐｍ以上の高い回転数で
回転するため、機械的なエネルギーが大きくなり、従っ
て相対する固定子鉄心１の内周面や絶縁物の軟らかいく
さび４に大きな衝撃力が作用し、固定子鉄心１の内周面
およびくさび４に浸食摩耗を生じさせるほか、固定子鉄
心１の冷却がこれの外表面からの冷却のみであるため、
この固定子鉄心１内部の冷却効果が十分に得られないな
どの問題点があった。なお、かかる液冷形回転電機に類
似する技術が特開昭６２−１６０４１号公報に示されて
いる。

【０００７】請求項１の発明は上記のような問題点を解
消するためになされたもので、冷媒液の噴出を抑制する
ことにより固定子鉄心の内周や回転子鉄心の外周、ある
いはくさびの浸食摩耗を防止できるとともに、固定子鉄
心の内部からの冷却を効果的に実施できる液冷形回転電
機を得ることを目的とする。

【０００８】また、請求項２の発明は内周面が円滑な無
端の金属リングを用いることによって固定子の内周面を
全体として平滑化することにより冷媒液の衝突力を低減
できるとともに、固定子鉄心およびくさびに冷媒液が直
接衝突するのを防止できる液冷形回転電機を得ることを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る液
冷形回転電機は、回転子鉄心に対しエアーギャップを介
して配置された固定子鉄心を設けて、該固定子鉄心の内
部に、上記エアーギャップを介して上記回転子鉄心の外
周面に冷媒液を供給する冷媒供給孔を設けたものであ
る。

【００１０】また、請求項２の発明に係る液冷形回転電
機は、固定子鉄心に対しエアーギャップを介して回転自
在に配置された回転子鉄心と、該回転子鉄心に設けられ
て、上記エアーギャップを介して上記固定子鉄心の内周
面に冷媒液を供給する冷媒噴出孔と、上記固定子鉄心の
内周面であって、上記冷媒噴出孔からの冷媒液を受ける
位置に形成されたリング状のみぞとを設けて、該リング
状のみぞに非磁性の金属リングを装着したものである。

【００１１】

【作用】請求項１の発明における冷媒供給孔は、固定子
鉄心の外周から内部を通って内周へ抜けているので、回
転子鉄心の回転力に関係なく、つまりこの回転子による
遠心力に影響されずに、自由に冷媒液供給圧を調整し、
最適の供給圧にて、その冷媒液を回転子鉄心の外周面に
供給できるとともに、固定子鉄心の内部の冷却を効率的
に行えるようにする。

【００１２】また、請求項２の発明における金属リング
は、一体物で形成されて固定子鉄心の内周面に装着され
ているため、その固定子鉄心の内周面を平滑に形成かつ
強化でき、従って、回転子鉄心の冷媒噴出孔から噴出す
る冷媒液が直接固定子鉄心の内周面やくさびに衝突する
のを防止し、これらの浸食摩耗も防止する。

【００１３】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図１
ないし図４について説明する。図において、１は固定子
鉄心、３は図２に示すような鉄心みぞ２に挿入された固
定子コイル、４は固定子コイル３の脱落を防止するため
に鉄心みぞ２に挿入された、図３に示すようなくさび、
５は固定子鉄心１の外周に形成された冷媒液流通用の冷
媒スペース、６は回転子鉄心、７は回転子鉄心６を取り
付けた回転軸、Ｇは回転子鉄心６と固定子鉄心１との間
のエアーギャップである。

【００１４】また、１ｂは固定子鉄心１の内周側に開口
するように設けられた冷媒供給孔、１ｄは固定子鉄心１
の外周側に開口するように設けられた冷媒供給孔で、こ
れらの各冷媒供給孔１ｂ，１ｄの内端は固定子鉄心１の
内部で連通している。

【００１５】なお、上記固定子鉄心１は、図４に示すよ
うな積層板１ａを複数枚重ね合わせたものからなり、冷
媒供給孔１ｂを形成するための内周側切欠１ｅおよび冷
媒供給孔１ｄを形成するための外周側切欠１ｆを積層板
１ａ上にプレス加工やレーザ加工などにより打ち抜いて
形成されている。このとき、これらの各切欠１ｅ，１ｆ
により積層板１ａが分離してしまうのを防止するため、
各切欠１ｅ，１ｆが互いに接する部分をブリッジ１ｃと
して残してある。

【００１６】また、このような積層板１ａを複数枚重ね
合わせて固定子鉄心１を形成した場合には、上記各切欠
１ｅ，１ｆにより作られた冷媒供給孔１ｂ，１ｄを、冷
媒供給孔１ｂ側からキリ加工を施して、図２に示すよう
にブリッジ１ｃを除去する。これにより、各冷媒供給孔
１ｂ，１ｄは貫通し、固定子鉄心１の外周面から内周面
に抜けることとなる。

【００１７】次に動作について説明する。まず、回転電
機を冷却する冷媒液は、固定子鉄心１の外周側の冷媒供
給孔１ｄから適当な供給圧力で供給され、固定子鉄心１
内の冷媒供給孔１ｂを通って固定子鉄心１の内周面と回
転子鉄心６の外周面との間のエアーギャップＧへ供給さ
れる。

【００１８】この場合においては、冷媒液が固定子鉄心
１内を通るときに、固定子鉄心１内部の冷却を効果的に
行う。また、冷媒液は固定子鉄心１側から供給するの
で、回転子鉄心６の回転による遠心力の従来のような影
響、つまり不必要に大きい冷媒液の噴出圧を受けず、適
宜、供給圧力の調整が可能となるので、エアーギャップ
Ｇへは適正な圧力の冷媒が提供できる。

【００１９】この結果、冷媒液の噴出圧による回転子鉄
心６の外周面の摩耗や固定子鉄心１の内周面およびくさ
び４の摩耗を確実に防止できる。なお、図では各冷媒供
給孔１ｂ，１ｄを一箇所しか設けない場合を示したが、
円周上および軸方向ともに複数箇所に設けることも可能
である。

【００２０】実施例２．図５および図６はこの発明の他
の実施例を示す。これは図７および図８に示すような積
層板１ｇ，１ｈをそれぞれ積み重ねたものを組み合わせ
て作ったものであり、これらには互いに対応する位置に
鉄心みぞ２を有するも、一方の積層板１ｇには外周側に
開口する外周側切欠１ｉ、他方の積層板１ｈには内周側
に開口する内周側切欠１ｊが形成されている。

【００２１】従って、これらの積み重ねた積層板１ｇの
外周側切欠１ｉは外周側に開口端がのぞむ冷媒供給孔１
ｄを形成し、積層板１ｈの内周側切欠１ｊは内周側に開
口端がのぞむ冷媒供給孔１ｂを形成する。なお、上記各
切欠１ｉ，１ｊはプレス加工またはレーザ加工等で形成
する。

【００２２】そこで、これらの冷媒供給孔１ｂ，１ｄを
持つ２種類の積層板１ｇ，１ｈの組立体を互いに隣合わ
せに積み重ねると、これらの冷媒供給孔１ｂ，１ｄの先
端部で折れ曲がった、外周側から内周側へ通じる冷媒供
給孔１ｋが形成される。なお、この冷媒供給孔１ｂ，１
ｄも上記実施例と同様の作用をする。

【００２３】実施例３．図９はこの発明のさらに他の実
施例を示し、同図において、６ａは回転子鉄心６に設け
られて、エアーギャップＧを介して固定子鉄心１の内周
面に冷媒液を供給する冷媒噴出孔、１１は固定子鉄心１
の内周面であって、冷媒噴出孔６ａから噴射された冷媒
液を受ける位置に形成された図１０に示すようなリング
状のみぞである。

【００２４】また、１２はこのリング状のみぞ１１内に
ワニスを含浸したフェルト１３を介して嵌め込まれた内
周面が円滑な耐摩耗部材としての内周面が円滑な非磁性
の金属リングであり、図１１にも示すように、上記くさ
び４はこのフェルト１３および金属リング１２の内側に
ある。なお、上記非磁性の金属リング１２は一体形成さ
れており、固定子鉄心１の内径と同一の内径寸法となる
ように内径寸法が決められているため、固定子鉄心１の
内周面と均一の平滑面を形成する。

【００２５】次に動作について説明する。まず、金属リ
ング１２を若干変形させた状態で、あらかじめワニスを
含浸してみぞ１１に挿入されているフェルト１３の上に
入れ込む。その後、加圧により固定子鉄心１の内周面と
均等の円周面になるように仕上げて加熱し、その金属リ
ング１２をワニス含浸のフェルト１３により固定子鉄心
１に密着させる。

【００２６】このようにして、固定子鉄心１に取り付け
られた金属リング１２は円周が円滑かつ金属で堅固に形
成されているため、冷媒噴出孔６ａから噴出する冷媒液
の圧力を強く受けず、しかも、この冷媒液が固定子鉄心
１の内周面やくさび４に直接当るのを防止する。このた
め、これらの固定子鉄心１の内周面およびくさび４の摩
耗を確実に防止できる。また、この金属リング１２の構
成は簡単で安価に得られ、みぞ１１への挿入もその弾性
を利用して容易に行えるものである。

【００２７】実施例４．なお、上記実施例では固定子鉄
心１の内周面において、冷媒液の噴射を受ける面を平滑
かつ堅固にするためにフェルト１３および非磁性の金属
リング１２の組み合わせを用いたものを示したが、この
固定子鉄心１の内周面のみぞ１１部分にセラミックス等
の耐摩耗性の充填物を耐摩耗部材として充填し、これの
内周面を平滑に仕上げた後、乾燥して固めることによっ
ても、同様の効果を得ることができる。

【００２８】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、回転子鉄心に対しエアーギャップを介して配置され
た固定子鉄心を設けて、該固定子鉄心の内部に、上記エ
アーギャップを介して上記回転子鉄心の外周面に冷媒液
を供給する冷媒供給孔を設けるように構成したので、冷
媒液が固定子鉄心内を通過するときに固定子を効率的に
冷却できるとともに、冷媒液は回転電機の回転による遠
心力の影響を受けず、固定子鉄心の内周面と回転子鉄心
の外周面との間のエアーギャップへ適正な圧力で供給さ
れ、この結果、固定子鉄心およびくさびの摩耗がない信
頼性の高い回転電機を構成できるものが得られる効果が
ある。

【００２９】また、請求項２の発明によれば、固定子鉄
心に対しエアーギャップを介して回転自在に配置された
回転子鉄心と、該回転子鉄心に設けられて、上記エアー
ギャップを介して上記固定子鉄心の内周面に冷媒液を供
給する冷媒噴出孔と、上記固定子鉄心の内周面であっ
て、上記冷媒噴出孔からの冷媒液を受ける位置に形成さ
れたリング状のみぞとを設けて、該リング状のみぞに非
磁性の金属リングを装着するように構成したので、表面
が平滑かつ堅固な上記金属リングが冷媒液の噴射を受け
ることにより、固定子鉄心の内周面およびくさびに冷媒
液が直接衝突するのを防止でき、従って、これらの冷媒
液による浸食摩耗のない、かつ信頼性の高い液冷形の回
転電機が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による液冷形回転電機を示
す要部の側面断面図である。

【図２】図１における固定子鉄心の要部を示す正面図で
ある。

【図３】図１に示す液冷形回転電機の正面断面図であ
る。

【図４】図１における固定子鉄心を構成する積層板を示
す一部の正面図である。

【図５】この発明の他の実施例による液冷形回転電機を
示す要部の側面断面図である。

【図６】図５に示す液冷形回転電機の正面断面図であ
る。

【図７】図５における固定子鉄心を構成する一方の積層
板の一部を示す正面図である。

【図８】図５における固定子鉄心を構成する他方の積層
板の一部を示す正面図である。

【図９】この発明のさらに他の実施例による液冷形回転
電機を示す要部の正面断面図である。

【図１０】図９における金属リング挿入用のみぞ付近を
一部破断して示す側面図である。

【図１１】図９における金属リング付近を一部破断して
示す側面図である。

【図１２】従来の液冷形回転電機を示す側面断面図であ
る。

【図１３】図１２における冷媒供給孔付近を示す正面断
面図である。

【符号の説明】

１ 固定子鉄心 １ｂ，１ｄ 冷媒供給孔 ６ 回転子鉄心 ６ａ 冷媒噴出孔 １１ みぞ １２ 金属リング Ｇ エアーギャップ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子鉄心に対しエアーギャップを介し
   て配置された固定子鉄心と、該固定子鉄心の内部に設け
   られ、エアーギャップを介して上記回転子鉄心の外周面
   に冷媒液を供給する冷媒供給孔とを備えた液冷形回転電
   機。
2. 【請求項２】 固定子鉄心に対しエアーギャップを介し
   て回転自在に配置された回転子鉄心と、該回転子鉄心に
   設けられて、上記エアーギャップを介して上記固定子鉄
   心内周面に冷媒液を供給する冷媒噴出孔と、上記固定子
   鉄心の内周面であって、上記冷媒噴出孔からの冷媒液を
   受ける位置に形成されたリング状のみぞと、該リング状
   のみぞに装着された非磁性の金属リングとを備えた液冷
   形回転電機。