JPH06237556A - 回転電機の固定子 - Google Patents
回転電機の固定子Info
- Publication number
- JPH06237556A JPH06237556A JP2094593A JP2094593A JPH06237556A JP H06237556 A JPH06237556 A JP H06237556A JP 2094593 A JP2094593 A JP 2094593A JP 2094593 A JP2094593 A JP 2094593A JP H06237556 A JPH06237556 A JP H06237556A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling member
- groove
- stator
- inner peripheral
- stator core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷却部材の内周部に集中して発生する誘導電
流を制限して局部過熱を和げ、同時に冷却部材における
鉄損を低減せしめることが目的である。 【構成】 冷却部材の内周面に軸方向の細溝を設ける。
細溝の数は、固定子鉄心の固定溝と整列して設けられた
冷却部材部分の固定溝に対応させて決定する。冷却部材
に固定溝が設けられた場合はその底部と頂部に、冷却部
材の内周に絶縁体固定溝部材を取付けた場合は、固定溝
の底部と頂部の対向位置にそれぞれ少なくとも１個の細
溝を設ける。 【効果】 電磁界解析によって形状と数を決定した冷却
部材内周面の細溝により発生誘導電流を制限し、鉄損を
抑えて局部過熱を解消できる。冷却部材における鉄損は
大いに低減可能となる。この結果、信頼性の高い回転電
機の固定子を得ることができた。
流を制限して局部過熱を和げ、同時に冷却部材における
鉄損を低減せしめることが目的である。 【構成】 冷却部材の内周面に軸方向の細溝を設ける。
細溝の数は、固定子鉄心の固定溝と整列して設けられた
冷却部材部分の固定溝に対応させて決定する。冷却部材
に固定溝が設けられた場合はその底部と頂部に、冷却部
材の内周に絶縁体固定溝部材を取付けた場合は、固定溝
の底部と頂部の対向位置にそれぞれ少なくとも１個の細
溝を設ける。 【効果】 電磁界解析によって形状と数を決定した冷却
部材内周面の細溝により発生誘導電流を制限し、鉄損を
抑えて局部過熱を解消できる。冷却部材における鉄損は
大いに低減可能となる。この結果、信頼性の高い回転電
機の固定子を得ることができた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転電機の固定子に係
わり、特に空隙電機子巻線を備える電機子鉄心の冷却構
造に関する。
わり、特に空隙電機子巻線を備える電機子鉄心の冷却構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導発電機などにおいては、機械寸法
の縮少、出力密度の高密度化を図るために、回転子と固
定子鉄心の間の空隙部に電機子巻線を配置する空隙電機
子巻線が採用される。空隙電機子巻線は固定子側に設け
られた固定子鉄心に何らかの方法によって固定支持され
る。空隙電機子巻線方式の巻線支持方式に付いては、米
国特許第３４０５２９７号公報、あるいは特公平３−２
４１３９号公報等に示されている。
の縮少、出力密度の高密度化を図るために、回転子と固
定子鉄心の間の空隙部に電機子巻線を配置する空隙電機
子巻線が採用される。空隙電機子巻線は固定子側に設け
られた固定子鉄心に何らかの方法によって固定支持され
る。空隙電機子巻線方式の巻線支持方式に付いては、米
国特許第３４０５２９７号公報、あるいは特公平３−２
４１３９号公報等に示されている。
【０００３】このような構造の回転電機の回転子は、円
筒状の回転子容器内に界磁巻線が設けられ液体ヘリウム
等の冷媒によって冷却する。固定子側に設けられた空隙
電機子巻線は、巻線を構成するコイル内に冷却管を設け
冷却管内に直接冷却媒体を送ることによって冷却する方
式を用いている。更に、固定子側には界磁巻線よって発
生する磁束を遮蔽するために薄鉄板を積層して構成した
磁気シールド（固定子鉄心）が設けられている。固定子
鉄心には界磁巻線によって作られた磁束が鎖交し損失が
発生する。このため、回転子や空隙電機子巻線とは異な
った冷却方式を考慮する必要があり、固定子鉄心を積層
方向に分割し、分割した固定子鉄心間に熱伝導率の良い
冷却部材を挿入し固定子鉄心を間接的に冷却する方式が
考えられている。
筒状の回転子容器内に界磁巻線が設けられ液体ヘリウム
等の冷媒によって冷却する。固定子側に設けられた空隙
電機子巻線は、巻線を構成するコイル内に冷却管を設け
冷却管内に直接冷却媒体を送ることによって冷却する方
式を用いている。更に、固定子側には界磁巻線よって発
生する磁束を遮蔽するために薄鉄板を積層して構成した
磁気シールド（固定子鉄心）が設けられている。固定子
鉄心には界磁巻線によって作られた磁束が鎖交し損失が
発生する。このため、回転子や空隙電機子巻線とは異な
った冷却方式を考慮する必要があり、固定子鉄心を積層
方向に分割し、分割した固定子鉄心間に熱伝導率の良い
冷却部材を挿入し固定子鉄心を間接的に冷却する方式が
考えられている。
【０００４】ところで、固定子鉄心間に挿入する冷却部
材は、一般に熱良導性であると同時に導電性であるため
固定子鉄心と同様に界磁巻線が作る磁束が鎖交して損失
を発生する。発生する損失は固定子鉄心間に挿入した冷
却部材の内周面に集中すると同時に、冷却部材近傍の磁
束が空隙電機子巻線支持構造上の理由から複雑に分布し
ているため、更に冷却部材の内周面において周方向に沿
っても集中的損失が発生する部分が存在する。このため
冷却部材は局部的な過熱を引き起し回転電機を停止させ
る恐れがある。
材は、一般に熱良導性であると同時に導電性であるため
固定子鉄心と同様に界磁巻線が作る磁束が鎖交して損失
を発生する。発生する損失は固定子鉄心間に挿入した冷
却部材の内周面に集中すると同時に、冷却部材近傍の磁
束が空隙電機子巻線支持構造上の理由から複雑に分布し
ているため、更に冷却部材の内周面において周方向に沿
っても集中的損失が発生する部分が存在する。このため
冷却部材は局部的な過熱を引き起し回転電機を停止させ
る恐れがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固定子鉄心
間に挿入される冷却部材は一般に熱良導性であると同時
に導電性であるため、前述の如く鎖交磁束により鉄損が
発生するが、冷却部材近傍の磁束分布は複雑で、内周面
周方向の誘導電流が集中して発生し、従って鉄損は内周
面に集中する。このため冷却部材が局部過熱を引き起こ
して回転電機の運転を停止に至らしめるなどの重大問題
を発生させる恐れが存在する。
間に挿入される冷却部材は一般に熱良導性であると同時
に導電性であるため、前述の如く鎖交磁束により鉄損が
発生するが、冷却部材近傍の磁束分布は複雑で、内周面
周方向の誘導電流が集中して発生し、従って鉄損は内周
面に集中する。このため冷却部材が局部過熱を引き起こ
して回転電機の運転を停止に至らしめるなどの重大問題
を発生させる恐れが存在する。
【０００６】本発明の目的は冷却部材の内周部に集中し
て発生する誘導電流を制限して局部過熱を和げ、同時に
冷却部材における鉄損を低減せしめることにある。
て発生する誘導電流を制限して局部過熱を和げ、同時に
冷却部材における鉄損を低減せしめることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、冷却部材の内周面に軸方向の細溝を設ける。細溝
の数は、固定子鉄心の固定溝に整列して設けられた冷却
部材部分の固定溝に対応させて決定する。冷却部材に固
定溝が設けられた場合は固定溝のおのおのの底部と頂部
のそれぞれに少なくとも１個の細溝を設ける。冷却部材
の内周に絶縁体の固定溝部材を取付けた場合には、固定
溝のおのおのの底部に対向する位置、または固定溝のお
のおのの頂部に対向する位置、あるいは固定溝のおのお
のの底部と頂部とに対向する位置のそれぞれに少なくと
も１個の細溝を設けることが可能である。
めに、冷却部材の内周面に軸方向の細溝を設ける。細溝
の数は、固定子鉄心の固定溝に整列して設けられた冷却
部材部分の固定溝に対応させて決定する。冷却部材に固
定溝が設けられた場合は固定溝のおのおのの底部と頂部
のそれぞれに少なくとも１個の細溝を設ける。冷却部材
の内周に絶縁体の固定溝部材を取付けた場合には、固定
溝のおのおのの底部に対向する位置、または固定溝のお
のおのの頂部に対向する位置、あるいは固定溝のおのお
のの底部と頂部とに対向する位置のそれぞれに少なくと
も１個の細溝を設けることが可能である。
【０００８】
【作用】冷却部材の内周面に軸方向の細溝を設けること
により、その部分を流れる電流を阻止することができ
る。それによって冷却部材の内周部に集中する誘導電流
を制限することになり、局部過熱を和げ、冷却部材にお
ける鉄損を低減させることになる。細溝の数は、界磁巻
線によって発生する磁束と冷却部材との鎖交が多い程そ
の数を増し、それによって冷却部材の内周部に集中する
誘導電流を制限することが可能になる。したがって鎖交
磁束量に応じて細溝設定の基準を選定することになる。
により、その部分を流れる電流を阻止することができ
る。それによって冷却部材の内周部に集中する誘導電流
を制限することになり、局部過熱を和げ、冷却部材にお
ける鉄損を低減させることになる。細溝の数は、界磁巻
線によって発生する磁束と冷却部材との鎖交が多い程そ
の数を増し、それによって冷却部材の内周部に集中する
誘導電流を制限することが可能になる。したがって鎖交
磁束量に応じて細溝設定の基準を選定することになる。
【０００９】冷却部材に固定溝が設けられた場合、固定
溝底部の鎖交磁束は固定溝頂部に比べて少なく、冷却部
材内部を流れる冷却媒体による冷却効果は固定溝底部の
方が大きいので、細溝設定による局部過熱緩和効果は固
定溝頂部細溝の方が大きい。鉄損低減効果も固定溝頂部
細溝の方が大きい。
溝底部の鎖交磁束は固定溝頂部に比べて少なく、冷却部
材内部を流れる冷却媒体による冷却効果は固定溝底部の
方が大きいので、細溝設定による局部過熱緩和効果は固
定溝頂部細溝の方が大きい。鉄損低減効果も固定溝頂部
細溝の方が大きい。
【００１０】絶縁体の固定溝部材を取付けることは冷却
部材内周面磁束密度を低下させる効果を持ち、また内周
が円形をしているので細溝の誘導電流低減効果が大き
く、冷却部材内部を流れる冷却媒体による冷却効果も大
きいので、局部過熱緩和効果が大きい。磁束密度のより
高い処は絶縁体であり鉄損低減の量は大きくなる。
部材内周面磁束密度を低下させる効果を持ち、また内周
が円形をしているので細溝の誘導電流低減効果が大き
く、冷却部材内部を流れる冷却媒体による冷却効果も大
きいので、局部過熱緩和効果が大きい。磁束密度のより
高い処は絶縁体であり鉄損低減の量は大きくなる。
【００１１】
【実施例】図１乃至図４により第１の実施例について説
明する。図１は回転電機の全体を示す構造図である。回
転子１と固定子鉄心２の間の空隙部に配置された空隙電
機子巻線３は、図２にも示すように電機子巻線支持部材
４を介して固定子鉄心２の内周面に設けられた固定溝５
に固定される。空隙電機子巻線３は、巻線を構成するコ
イル６の中に冷却管を設け、その管内に空隙電機子巻線
用冷媒給排管７を介して冷媒を送り込み直接冷却する。
固定子鉄心２は、図２の冷却部材８と類似の形状をし
た、内周面に沿って複数個の固定溝５を設けた薄鉄板を
軸方向に積層して固定子鉄心ブロック９を形成し、それ
を更に複数個積層して構成される。固定子ブロック９の
中間には熱良導性の、従って通常は導電性の冷却部材８
が挿入されている。この冷却部材８には冷却部材用冷媒
給排管１０を介して冷媒が供給される。
明する。図１は回転電機の全体を示す構造図である。回
転子１と固定子鉄心２の間の空隙部に配置された空隙電
機子巻線３は、図２にも示すように電機子巻線支持部材
４を介して固定子鉄心２の内周面に設けられた固定溝５
に固定される。空隙電機子巻線３は、巻線を構成するコ
イル６の中に冷却管を設け、その管内に空隙電機子巻線
用冷媒給排管７を介して冷媒を送り込み直接冷却する。
固定子鉄心２は、図２の冷却部材８と類似の形状をし
た、内周面に沿って複数個の固定溝５を設けた薄鉄板を
軸方向に積層して固定子鉄心ブロック９を形成し、それ
を更に複数個積層して構成される。固定子ブロック９の
中間には熱良導性の、従って通常は導電性の冷却部材８
が挿入されている。この冷却部材８には冷却部材用冷媒
給排管１０を介して冷媒が供給される。
【００１２】図２は冷却部材８の表面が見える位置で固
定子を断面した場合の部分図である。この図に見られる
ように通常冷却部材８は扇形に分割して製作してリング
状に配列する。本実施例はリングを６分割して構成した
もので示してある。各扇形ブロック毎に冷却部材用冷媒
給排管１０（図１参照）と接続する冷却媒体給排口１１
を設け、冷却部材８の内部に備えた冷却媒体流路１２に
冷媒を供給する。冷却部材８の内周面に設けられた固定
溝５は固定溝底部１３と固定溝頂部１４によって構成さ
れる。本実施例はこの固定溝底部１３と固定溝頂部１４
との両方に本発明によりなる軸方向の細溝、すなわち、
底部細溝１５と頂部細溝１６とをそれぞれ１個ずつ設け
たものとしてある。その外観を部分斜視図で表わしたも
のが図３である。
定子を断面した場合の部分図である。この図に見られる
ように通常冷却部材８は扇形に分割して製作してリング
状に配列する。本実施例はリングを６分割して構成した
もので示してある。各扇形ブロック毎に冷却部材用冷媒
給排管１０（図１参照）と接続する冷却媒体給排口１１
を設け、冷却部材８の内部に備えた冷却媒体流路１２に
冷媒を供給する。冷却部材８の内周面に設けられた固定
溝５は固定溝底部１３と固定溝頂部１４によって構成さ
れる。本実施例はこの固定溝底部１３と固定溝頂部１４
との両方に本発明によりなる軸方向の細溝、すなわち、
底部細溝１５と頂部細溝１６とをそれぞれ１個ずつ設け
たものとしてある。その外観を部分斜視図で表わしたも
のが図３である。
【００１３】円筒状の回転子１の容器内に設けられた界
磁巻線（図示せず）によって発生される磁束は冷却部材
８にも入射して鎖交し、図２に示す冷却部材８の固定溝
底部内周面１７にも固定溝頂部内周面１８にも集中的に
誘導電流を発生する。しかし底部細溝１５および頂部細
溝１６によってその部分の内周面電流は阻止され、それ
によってそれぞれの内周面誘導電流の大きさが制限され
る。これによってこの部分での鉄損の発生は大幅に低減
され、冷却部材８の内周面に発生する局部的な過熱が大
幅に緩和されると共に冷却部材８全体の鉄損も大いに低
減される。図４は冷却部材固定溝近傍の磁束の周方向分
布を示すデータで、空隙電機子巻線を備えた超電導発電
機内部に合わせて製作した実形状モデルを用いて詳細な
電磁界解析を行って得られたものである。一般に回転子
の界磁巻線が生みだす磁束は、円筒形の固定子鉄心の内
周面で周方向に沿ってほぼ正弦波状の分布を示すが、図
３に示すように薄鉄板を軸方向に積層して構成する固定
子鉄心ブロック９の内周面に電機子巻線支持部材４（図
１参照）を支持固定する固定溝５を設けるとその凹凸の
影響を受けて図４に示す磁束密度分布となる。すなわ
ち、冷却部材８の固定溝の頂部１４の近傍で磁束密度が
高く、底部１３の近傍ではそれよりも磁束密度が可成り
低くなる。このため固定子鉄心ブロック９の間にある冷
却部材８への入射磁束の密度は周方向に沿って変化し、
冷却部材８に発生する誘導電流の大きさは周方向に沿っ
て変化する。実際の運転状態では回転子１の回転に伴っ
て図４の磁束密度分布が周方向に沿って移動することに
なり、冷却部材８に発生する鉄損の周方向分布は時間平
均を採ると均一化される。また冷却部材８に入射する磁
束は主として径方向に入射するが、磁性材料で構成され
る固定子鉄心ブロック９の影響を受けるため、通常非磁
性材料で構成される冷却部材８に入射する磁束の軸方向
密度分布は一様ではない。以上のことは、固定子鉄心１
に設けた固定溝５の影響により冷却部材８に入射する磁
束が径方向成分と周方向成分と軸方向成分とを含むこと
を意味する。冷却部材８に設けた底部細溝１５、頂部細
溝１６はいずれの磁束成分にも有効に働く。
磁巻線（図示せず）によって発生される磁束は冷却部材
８にも入射して鎖交し、図２に示す冷却部材８の固定溝
底部内周面１７にも固定溝頂部内周面１８にも集中的に
誘導電流を発生する。しかし底部細溝１５および頂部細
溝１６によってその部分の内周面電流は阻止され、それ
によってそれぞれの内周面誘導電流の大きさが制限され
る。これによってこの部分での鉄損の発生は大幅に低減
され、冷却部材８の内周面に発生する局部的な過熱が大
幅に緩和されると共に冷却部材８全体の鉄損も大いに低
減される。図４は冷却部材固定溝近傍の磁束の周方向分
布を示すデータで、空隙電機子巻線を備えた超電導発電
機内部に合わせて製作した実形状モデルを用いて詳細な
電磁界解析を行って得られたものである。一般に回転子
の界磁巻線が生みだす磁束は、円筒形の固定子鉄心の内
周面で周方向に沿ってほぼ正弦波状の分布を示すが、図
３に示すように薄鉄板を軸方向に積層して構成する固定
子鉄心ブロック９の内周面に電機子巻線支持部材４（図
１参照）を支持固定する固定溝５を設けるとその凹凸の
影響を受けて図４に示す磁束密度分布となる。すなわ
ち、冷却部材８の固定溝の頂部１４の近傍で磁束密度が
高く、底部１３の近傍ではそれよりも磁束密度が可成り
低くなる。このため固定子鉄心ブロック９の間にある冷
却部材８への入射磁束の密度は周方向に沿って変化し、
冷却部材８に発生する誘導電流の大きさは周方向に沿っ
て変化する。実際の運転状態では回転子１の回転に伴っ
て図４の磁束密度分布が周方向に沿って移動することに
なり、冷却部材８に発生する鉄損の周方向分布は時間平
均を採ると均一化される。また冷却部材８に入射する磁
束は主として径方向に入射するが、磁性材料で構成され
る固定子鉄心ブロック９の影響を受けるため、通常非磁
性材料で構成される冷却部材８に入射する磁束の軸方向
密度分布は一様ではない。以上のことは、固定子鉄心１
に設けた固定溝５の影響により冷却部材８に入射する磁
束が径方向成分と周方向成分と軸方向成分とを含むこと
を意味する。冷却部材８に設けた底部細溝１５、頂部細
溝１６はいずれの磁束成分にも有効に働く。
【００１４】これらの細溝の幅、深さ、個数は冷却部材
８の軸方向の厚み、周方向の分割数、固定溝５の寸法、
固定子鉄心ブロック９の軸方向厚さ分布等の寸法と運転
条件とを考慮した詳細な電磁界解析を行って決定する。
このようにして決定した本発明による細溝を冷却部材８
の内周面に設けることにより、その部分を流れる電流を
阻止し、それによって冷却部材８の内周部に集中する誘
導電流を制限してそこに発生する鉄損を低減させること
ができる。この冷却部材８で発生する鉄損と固定子鉄心
１で発生する鉄損は、冷却部材８の中を流れる冷媒によ
って除去される。その結果、局部過熱は解消され、信頼
性の高い回転電機の固定子を得ることができる。
８の軸方向の厚み、周方向の分割数、固定溝５の寸法、
固定子鉄心ブロック９の軸方向厚さ分布等の寸法と運転
条件とを考慮した詳細な電磁界解析を行って決定する。
このようにして決定した本発明による細溝を冷却部材８
の内周面に設けることにより、その部分を流れる電流を
阻止し、それによって冷却部材８の内周部に集中する誘
導電流を制限してそこに発生する鉄損を低減させること
ができる。この冷却部材８で発生する鉄損と固定子鉄心
１で発生する鉄損は、冷却部材８の中を流れる冷媒によ
って除去される。その結果、局部過熱は解消され、信頼
性の高い回転電機の固定子を得ることができる。
【００１５】図５および図６により第２の実施例につい
て説明する。第１の実施例との差異は熱良導性の、従っ
て通常は導電性の冷却部材８の内周に非磁性絶縁体で製
作された固定溝部材１９を取付けることによって現れ
る。冷却部材８の冷却構造は第１の実施例と同様になっ
ている。固定溝５の形状は固定子鉄心１の固定溝５と整
列させるので、第１の実施例と同じであるが、冷却部材
８の内周面２０は滑らかな円弧状に成形され、そこに固
定溝部材１９の外周面を堅固に接着固定する。したがっ
て、本実施例における内周部細溝２１は冷却部材８の内
周面２０の処に設けられる。図５は内周部細溝２１を固
定溝底部１３に対向する位置に設けた実施例で示してあ
り、図６は内周部細溝２１を固定溝頂部１４に対向する
位置に設けた実施例で示してある。
て説明する。第１の実施例との差異は熱良導性の、従っ
て通常は導電性の冷却部材８の内周に非磁性絶縁体で製
作された固定溝部材１９を取付けることによって現れ
る。冷却部材８の冷却構造は第１の実施例と同様になっ
ている。固定溝５の形状は固定子鉄心１の固定溝５と整
列させるので、第１の実施例と同じであるが、冷却部材
８の内周面２０は滑らかな円弧状に成形され、そこに固
定溝部材１９の外周面を堅固に接着固定する。したがっ
て、本実施例における内周部細溝２１は冷却部材８の内
周面２０の処に設けられる。図５は内周部細溝２１を固
定溝底部１３に対向する位置に設けた実施例で示してあ
り、図６は内周部細溝２１を固定溝頂部１４に対向する
位置に設けた実施例で示してある。
【００１６】本実施例の場合、固定溝部材１９および冷
却部材８に入射する磁束は第１の実施例の場合と同様
に、固定子鉄心１に設けた固定溝５の影響で径方向成分
と周方向成分と軸方向成分とを含んでいるが、冷却部材
内周面２０が固定溝頂部１４から距離が離れている分だ
けその磁束密度が小さくなっている。しかし内周部細溝
２１を設けた誘導電流制限効果は充分に大きい。内周部
細溝２１を図５に示す固定溝底部１３の対向位置より
も、図６に示す固定溝頂部１４の対向位置に置いた方
が、細溝位置の磁束密度が大きい分だけ誘導電流の制限
効果が大きくなる。細溝の幅、深さ、個数は第１の実施
例の場合と同様電磁界解析によって決定する。冷却構造
は第１の実施例と同様になっているが、冷却媒体流路１
２と冷却部材内周面２０との間隔が狭い分だけ冷却部材
８に対しては冷却効率が良くなるが、固定子鉄心ブロッ
ク９に対しては固定溝部材１９が絶縁体で熱良導体でな
い分だけ冷却効率は低下する。しかし冷却部材内周面２
０での磁束密度低下の効果、内周部細溝２１の適切な選
択による誘導電流制限の効果が大きく、冷却部材８の内
周部に発生する鉄損は著しく低減できること、また局部
的に発生し易い冷却部材８の内周部の冷却効率向上の効
果が大きいことで局部過熱が解消され、信頼性の高い回
転電機の固定子を得ることができる。
却部材８に入射する磁束は第１の実施例の場合と同様
に、固定子鉄心１に設けた固定溝５の影響で径方向成分
と周方向成分と軸方向成分とを含んでいるが、冷却部材
内周面２０が固定溝頂部１４から距離が離れている分だ
けその磁束密度が小さくなっている。しかし内周部細溝
２１を設けた誘導電流制限効果は充分に大きい。内周部
細溝２１を図５に示す固定溝底部１３の対向位置より
も、図６に示す固定溝頂部１４の対向位置に置いた方
が、細溝位置の磁束密度が大きい分だけ誘導電流の制限
効果が大きくなる。細溝の幅、深さ、個数は第１の実施
例の場合と同様電磁界解析によって決定する。冷却構造
は第１の実施例と同様になっているが、冷却媒体流路１
２と冷却部材内周面２０との間隔が狭い分だけ冷却部材
８に対しては冷却効率が良くなるが、固定子鉄心ブロッ
ク９に対しては固定溝部材１９が絶縁体で熱良導体でな
い分だけ冷却効率は低下する。しかし冷却部材内周面２
０での磁束密度低下の効果、内周部細溝２１の適切な選
択による誘導電流制限の効果が大きく、冷却部材８の内
周部に発生する鉄損は著しく低減できること、また局部
的に発生し易い冷却部材８の内周部の冷却効率向上の効
果が大きいことで局部過熱が解消され、信頼性の高い回
転電機の固定子を得ることができる。
【００１７】電磁界解析の結果、磁束密度が非常に高く
冷却部材８の内周部細溝２１の個数を増す必要がある場
合には、図５と図６の実施例の組合せ、すなわち、固定
溝底部１３および固定溝頂部１４両者の対向位置おのお
のに内周部細溝２１を設ける。更に細溝を増やす場合に
は、固定溝の底頂部１３，１４の対向位置おのおのの細
溝の数を２個にする。この場合にも内周部細溝２１の間
隔は等間隔にするのが普通である。
冷却部材８の内周部細溝２１の個数を増す必要がある場
合には、図５と図６の実施例の組合せ、すなわち、固定
溝底部１３および固定溝頂部１４両者の対向位置おのお
のに内周部細溝２１を設ける。更に細溝を増やす場合に
は、固定溝の底頂部１３，１４の対向位置おのおのの細
溝の数を２個にする。この場合にも内周部細溝２１の間
隔は等間隔にするのが普通である。
【００１８】
【発明の効果】回転電機の固定子鉄心ブロックの中間に
挿入した熱良導性で導電性の冷却部材の内周面に軸方向
の細溝を設けることにより、冷却部材内周部に集中して
発生する誘導電流を制限することが可能である。電磁界
解析によって適切な細溝の形状・個数を選定することに
よって冷却部材内周部の鉄損を抑え、局部過熱を解消
し、冷却部材における鉄損を大いに低減することが可能
になった。局部過熱の解消により信頼性の高い回転電機
の固定子を得ることができた。
挿入した熱良導性で導電性の冷却部材の内周面に軸方向
の細溝を設けることにより、冷却部材内周部に集中して
発生する誘導電流を制限することが可能である。電磁界
解析によって適切な細溝の形状・個数を選定することに
よって冷却部材内周部の鉄損を抑え、局部過熱を解消
し、冷却部材における鉄損を大いに低減することが可能
になった。局部過熱の解消により信頼性の高い回転電機
の固定子を得ることができた。
【図１】本発明を用いた回転電機の全体を示す構造断面
図である。
図である。
【図２】第１の実施例を示す冷却部材表面での固定子部
分断面図である。
分断面図である。
【図３】第１の実施例を示す固定子の部分斜視図であ
る。
る。
【図４】空隙電機子巻線方式の冷却部材固定溝近傍の磁
束密度の分布特性図である。
束密度の分布特性図である。
【図５】第２の実施例を示す冷却部材表面での固定子の
部分断面図である。固定溝底部対向位置への細溝配置を
示す。
部分断面図である。固定溝底部対向位置への細溝配置を
示す。
【図６】第２の実施例を示す冷却部材表面での固定子の
部分断面図である。固定溝頂部対向位置への細溝配置を
示す。
部分断面図である。固定溝頂部対向位置への細溝配置を
示す。
２ 固定子鉄心 ５ 固定溝 ８ 冷却部材 ９ 固定子鉄心ブロック １３ 固定溝底部 １４ 固定溝頂部 １５ 底部細溝 １６ 頂部細溝 １７ 固定溝底部内周面 １８ 固定溝頂部内周面 １９ 固定溝部材 ２０ 冷却部材内周面 ２１ 内周部細溝
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年２月１０日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 回転電機の固定子
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回転電機の固定子に係
わり、特に空隙電機子巻線を備える電機子鉄心の冷却構
造に関する。
わり、特に空隙電機子巻線を備える電機子鉄心の冷却構
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導発電機などにおいては、機械寸法
の縮少、出力密度の高密度化を図るために、回転子と固
定子鉄心の間の空隙部に電機子巻線を配置する空隙電機
子巻線が採用される。空隙電機子巻線は固定子側に設け
られた固定子鉄心に何らかの方法によって固定支持され
る。空隙電機子巻線方式の巻線支持方式に付いては、米
国特許第３４０５２９７号公報、あるいは特公平３−２
４１３９号公報等に示されている。
の縮少、出力密度の高密度化を図るために、回転子と固
定子鉄心の間の空隙部に電機子巻線を配置する空隙電機
子巻線が採用される。空隙電機子巻線は固定子側に設け
られた固定子鉄心に何らかの方法によって固定支持され
る。空隙電機子巻線方式の巻線支持方式に付いては、米
国特許第３４０５２９７号公報、あるいは特公平３−２
４１３９号公報等に示されている。
【０００３】このような構造の回転電機の回転子は、円
筒状の回転子容器内に界磁巻線が設けられ液体ヘリウム
等の冷媒によって冷却する。固定子側に設けられた空隙
電機子巻線は、巻線を構成するコイル内に冷却管を設け
冷却管内に直接冷却媒体を送ることによって冷却する方
式を用いている。更に、固定子側には界磁巻線によって
発生する磁束を遮蔽するために薄鉄板を積層して構成し
た磁気シールド（固定子鉄心）が設けられている。固定
子鉄心には界磁巻線によって作られた磁束が鎖交し損失
が発生する。このため、回転子や空隙電機子巻線とは異
なった冷却方式を考慮する必要があり、固定子鉄心を積
層方向に分割し、分割した固定子鉄心間に熱伝導率の良
い冷却部材を挿入し固定子鉄心を間接的に冷却する方式
が考えられている。
筒状の回転子容器内に界磁巻線が設けられ液体ヘリウム
等の冷媒によって冷却する。固定子側に設けられた空隙
電機子巻線は、巻線を構成するコイル内に冷却管を設け
冷却管内に直接冷却媒体を送ることによって冷却する方
式を用いている。更に、固定子側には界磁巻線によって
発生する磁束を遮蔽するために薄鉄板を積層して構成し
た磁気シールド（固定子鉄心）が設けられている。固定
子鉄心には界磁巻線によって作られた磁束が鎖交し損失
が発生する。このため、回転子や空隙電機子巻線とは異
なった冷却方式を考慮する必要があり、固定子鉄心を積
層方向に分割し、分割した固定子鉄心間に熱伝導率の良
い冷却部材を挿入し固定子鉄心を間接的に冷却する方式
が考えられている。
【０００４】ところで、固定子鉄心間に挿入する冷却部
材は、一般に熱良導性であると同時に導電性であるため
固定子鉄心と同様に界磁巻線が作る磁束が鎖交して損失
を発生する。発生する損失は固定子鉄心間に挿入した冷
却部材の内周面に集中すると同時に、冷却部材近傍の磁
束が空隙電機子巻線支持構造上の理由から複雑に分布し
ているため、冷却部材の内周面において周方向に沿って
も集中的損失が発生する部分が存在する。このため冷却
部材は局部的な過熱を引き起し回転電機を停止させる恐
れがある。
材は、一般に熱良導性であると同時に導電性であるため
固定子鉄心と同様に界磁巻線が作る磁束が鎖交して損失
を発生する。発生する損失は固定子鉄心間に挿入した冷
却部材の内周面に集中すると同時に、冷却部材近傍の磁
束が空隙電機子巻線支持構造上の理由から複雑に分布し
ているため、冷却部材の内周面において周方向に沿って
も集中的損失が発生する部分が存在する。このため冷却
部材は局部的な過熱を引き起し回転電機を停止させる恐
れがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固定子鉄心
間に挿入される冷却部材は一般に熱良導性であると同時
に導電性であるため、前述の如く鎖交磁束により鉄損が
発生するが、冷却部材近傍の磁束分布は複雑で、内周面
周方向の誘導電流が集中して発生し、従って損失は内周
面に集中する。このため冷却部材が局部過熱を引き起こ
して回転電機の運転を停止に至らしめるなどの重大問題
を発生させる恐れが存在する。
間に挿入される冷却部材は一般に熱良導性であると同時
に導電性であるため、前述の如く鎖交磁束により鉄損が
発生するが、冷却部材近傍の磁束分布は複雑で、内周面
周方向の誘導電流が集中して発生し、従って損失は内周
面に集中する。このため冷却部材が局部過熱を引き起こ
して回転電機の運転を停止に至らしめるなどの重大問題
を発生させる恐れが存在する。
【０００６】本発明の目的は冷却部材の内周部に集中し
て発生する誘導電流を制限して局部過熱を和げ、同時に
冷却部材における損失を低減せしめることにある。
て発生する誘導電流を制限して局部過熱を和げ、同時に
冷却部材における損失を低減せしめることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、冷却部材の内周面に軸方向の細溝を設ける。細溝
の数は、固定子鉄心の固定溝に整列して設けられた冷却
部材部分の固定溝に対応させて決定する。冷却部材に固
定溝が設けられた場合は固定溝のおのおのの底部と頂部
のそれぞれに少なくとも１個の細溝を設ける。冷却部材
の内周に絶縁体の固定溝部材を取付けた場合には、固定
溝のおのおのの底部に対向する位置、または固定溝のお
のおのの頂部に対向する位置、あるいは固定溝のおのお
のの底部と頂部とに対向する位置のそれぞれに少なくと
も１個の細溝を設けることが可能である。
めに、冷却部材の内周面に軸方向の細溝を設ける。細溝
の数は、固定子鉄心の固定溝に整列して設けられた冷却
部材部分の固定溝に対応させて決定する。冷却部材に固
定溝が設けられた場合は固定溝のおのおのの底部と頂部
のそれぞれに少なくとも１個の細溝を設ける。冷却部材
の内周に絶縁体の固定溝部材を取付けた場合には、固定
溝のおのおのの底部に対向する位置、または固定溝のお
のおのの頂部に対向する位置、あるいは固定溝のおのお
のの底部と頂部とに対向する位置のそれぞれに少なくと
も１個の細溝を設けることが可能である。
【０００８】
【作用】冷却部材の内周面に軸方向の細溝を設けること
により、その部分を流れる電流を阻止することができ
る。それによって冷却部材の内周部に集中する誘導電流
を制限することになり、局部過熱を和げ、冷却部材にお
ける損失を低減させることになる。細溝の数は、界磁巻
線によって発生する磁束と冷却部材との鎖交が多い程そ
の数を増し、それによって冷却部材の内周部に集中する
誘導電流を制限することが可能になる。したがって鎖交
磁束量に応じて細溝設定の基準を選定することになる。
により、その部分を流れる電流を阻止することができ
る。それによって冷却部材の内周部に集中する誘導電流
を制限することになり、局部過熱を和げ、冷却部材にお
ける損失を低減させることになる。細溝の数は、界磁巻
線によって発生する磁束と冷却部材との鎖交が多い程そ
の数を増し、それによって冷却部材の内周部に集中する
誘導電流を制限することが可能になる。したがって鎖交
磁束量に応じて細溝設定の基準を選定することになる。
【０００９】冷却部材に固定溝が設けられた場合、固定
溝底部の鎖交磁束は固定溝頂部に比べて少なく、冷却部
材内部を流れる冷却媒体による冷却効果は固定溝底部の
方が大きいので、細溝設定による局部過熱緩和効果は固
定溝頂部細溝の方が大きい。損失低減効果も固定溝頂部
細溝の方が大きい。
溝底部の鎖交磁束は固定溝頂部に比べて少なく、冷却部
材内部を流れる冷却媒体による冷却効果は固定溝底部の
方が大きいので、細溝設定による局部過熱緩和効果は固
定溝頂部細溝の方が大きい。損失低減効果も固定溝頂部
細溝の方が大きい。
【００１０】絶縁体の固定溝部材を取付けることは冷却
部材内周面磁束密度を低下させる効果を持ち、また内周
が円形をしているので細溝の誘導電流低減効果が大き
く、冷却部材内部を流れる冷却媒体による冷却効果も大
きいので、局部過熱緩和効果が大きい。磁束密度のより
高い処は絶縁体であり損失低減の量は大きくなる。
部材内周面磁束密度を低下させる効果を持ち、また内周
が円形をしているので細溝の誘導電流低減効果が大き
く、冷却部材内部を流れる冷却媒体による冷却効果も大
きいので、局部過熱緩和効果が大きい。磁束密度のより
高い処は絶縁体であり損失低減の量は大きくなる。
【００１１】
【実施例】図１乃至図４により第１の実施例について説
明する。図１は回転電機の全体を示す構造図である。回
転子１と固定子鉄心２の間の空隙部に配置された空隙電
機子巻線３は、図２にも示すように電機子巻線支持部材
４を介して固定子鉄心２の内周面に設けられた固定溝５
に固定される。空隙電機子巻線３は、巻線を構成するコ
イル６の中に冷却管を設け、その管内に空隙電機子巻線
用冷媒給排管７を介して冷媒を送り込み直接冷却する。
固定子鉄心２は、図２の冷却部材８と類似の形状をし
た、内周面に沿って複数個の固定溝５を設けた薄鉄板を
軸方向に積層して固定子鉄心ブロック９を形成し、それ
を更に複数個積層して構成される。固定子ブロック９の
中間には熱良導性の、従って通常は導電性の冷却部材８
が挿入されている。この冷却部材８には冷却部材用冷媒
給排管１０を介して冷媒が供給される。
明する。図１は回転電機の全体を示す構造図である。回
転子１と固定子鉄心２の間の空隙部に配置された空隙電
機子巻線３は、図２にも示すように電機子巻線支持部材
４を介して固定子鉄心２の内周面に設けられた固定溝５
に固定される。空隙電機子巻線３は、巻線を構成するコ
イル６の中に冷却管を設け、その管内に空隙電機子巻線
用冷媒給排管７を介して冷媒を送り込み直接冷却する。
固定子鉄心２は、図２の冷却部材８と類似の形状をし
た、内周面に沿って複数個の固定溝５を設けた薄鉄板を
軸方向に積層して固定子鉄心ブロック９を形成し、それ
を更に複数個積層して構成される。固定子ブロック９の
中間には熱良導性の、従って通常は導電性の冷却部材８
が挿入されている。この冷却部材８には冷却部材用冷媒
給排管１０を介して冷媒が供給される。
【００１２】図２は冷却部材８の表面が見える位置で固
定子を断面した場合の部分図である。この図に見られる
ように通常冷却部材８は扇形に分割して製作して周方向
にリング状に配列する。本実施例はリングを６分割して
構成したもので示してある。各扇形ブロック毎に冷却部
材用冷媒給排管１０（図１参照）と接続する冷却媒体給
排口１１を設け、冷却部材８の内部に備えた冷却媒体流
路１２に冷媒を供給する。冷却部材８の内周面に設けら
れた固定溝５は固定溝底部１３と固定溝頂部１４によっ
て構成される。本実施例はこの固定溝底部１３と固定溝
頂部１４との両方に本発明によりなる軸方向の細溝、す
なわち、底部細溝１５と頂部細溝１６とをそれぞれ１個
ずつ設けたものとしてある。その外観を部分斜視図で表
わしたものが図３である。
定子を断面した場合の部分図である。この図に見られる
ように通常冷却部材８は扇形に分割して製作して周方向
にリング状に配列する。本実施例はリングを６分割して
構成したもので示してある。各扇形ブロック毎に冷却部
材用冷媒給排管１０（図１参照）と接続する冷却媒体給
排口１１を設け、冷却部材８の内部に備えた冷却媒体流
路１２に冷媒を供給する。冷却部材８の内周面に設けら
れた固定溝５は固定溝底部１３と固定溝頂部１４によっ
て構成される。本実施例はこの固定溝底部１３と固定溝
頂部１４との両方に本発明によりなる軸方向の細溝、す
なわち、底部細溝１５と頂部細溝１６とをそれぞれ１個
ずつ設けたものとしてある。その外観を部分斜視図で表
わしたものが図３である。
【００１３】円筒状の回転子１の容器内に設けられた界
磁巻線（図示せず）によって発生される磁束は冷却部材
８にも入射して鎖交し、図２に示す冷却部材８の固定溝
底部内周面１７にも固定溝頂部内周面１８にも集中的に
誘導電流を発生する。しかし底部細溝１５および頂部細
溝１６によってその部分の内周面電流は阻止され、それ
によってそれぞれの内周面誘導電流の大きさが制限され
る。これによってこの部分での損失の発生は大幅に低減
され、冷却部材８の内周面に発生する局部的な過熱が大
幅に緩和されると共に冷却部材８全体の損失も大いに低
減される。図４は冷却部材固定溝近傍の磁束の周方向分
布を示すデータで、空隙電機子巻線を備えた超電導発電
機内部に合わせて製作した実形状モデルを用いて詳細な
電磁界解析を行って得られたものである。一般に回転子
の界磁巻線が生みだす磁束は、円筒形の固定子鉄心の内
周面で周方向に沿ってほぼ正弦波状の分布を示すが、図
３に示すように薄鉄板を軸方向に積層して構成する固定
子鉄心ブロック９の内周面に電機子巻線支持部材４（図
１参照）を支持固定する固定溝５を設けるとその凹凸の
影響を受けて図４に示す磁束密度分布となる。すなわ
ち、冷却部材８の固定溝の頂部１４の近傍で磁束密度が
高く、底部１３の近傍ではそれよりも磁束密度が可成り
低くなる。このため固定子鉄心ブロック９の間にある冷
却部材８への入射磁束の密度は周方向に沿って変化し、
冷却部材８に発生する誘導電流の大きさは周方向に沿っ
て変化する。実際の運転状態では回転子１の回転に伴っ
て図４の磁束密度分布が周方向に沿って移動することに
なり、冷却部材８に発生する損失の周方向分布は時間平
均を採ると均一化される。また冷却部材８に入射する磁
束は主として径方向に入射するが、磁性材料で構成され
る固定子鉄心ブロック９の影響を受けるため、通常非磁
性材料で構成される冷却部材８に入射する磁束の軸方向
密度分布は一様ではない。以上のことは、固定子鉄心１
に設けた固定溝５の影響により冷却部材８に入射する磁
束が径方向成分と周方向成分と軸方向成分とを含むこと
を意味する。冷却部材８に設けた底部細溝１５、頂部細
溝１６はいずれの磁束成分にも有効に働く。
磁巻線（図示せず）によって発生される磁束は冷却部材
８にも入射して鎖交し、図２に示す冷却部材８の固定溝
底部内周面１７にも固定溝頂部内周面１８にも集中的に
誘導電流を発生する。しかし底部細溝１５および頂部細
溝１６によってその部分の内周面電流は阻止され、それ
によってそれぞれの内周面誘導電流の大きさが制限され
る。これによってこの部分での損失の発生は大幅に低減
され、冷却部材８の内周面に発生する局部的な過熱が大
幅に緩和されると共に冷却部材８全体の損失も大いに低
減される。図４は冷却部材固定溝近傍の磁束の周方向分
布を示すデータで、空隙電機子巻線を備えた超電導発電
機内部に合わせて製作した実形状モデルを用いて詳細な
電磁界解析を行って得られたものである。一般に回転子
の界磁巻線が生みだす磁束は、円筒形の固定子鉄心の内
周面で周方向に沿ってほぼ正弦波状の分布を示すが、図
３に示すように薄鉄板を軸方向に積層して構成する固定
子鉄心ブロック９の内周面に電機子巻線支持部材４（図
１参照）を支持固定する固定溝５を設けるとその凹凸の
影響を受けて図４に示す磁束密度分布となる。すなわ
ち、冷却部材８の固定溝の頂部１４の近傍で磁束密度が
高く、底部１３の近傍ではそれよりも磁束密度が可成り
低くなる。このため固定子鉄心ブロック９の間にある冷
却部材８への入射磁束の密度は周方向に沿って変化し、
冷却部材８に発生する誘導電流の大きさは周方向に沿っ
て変化する。実際の運転状態では回転子１の回転に伴っ
て図４の磁束密度分布が周方向に沿って移動することに
なり、冷却部材８に発生する損失の周方向分布は時間平
均を採ると均一化される。また冷却部材８に入射する磁
束は主として径方向に入射するが、磁性材料で構成され
る固定子鉄心ブロック９の影響を受けるため、通常非磁
性材料で構成される冷却部材８に入射する磁束の軸方向
密度分布は一様ではない。以上のことは、固定子鉄心１
に設けた固定溝５の影響により冷却部材８に入射する磁
束が径方向成分と周方向成分と軸方向成分とを含むこと
を意味する。冷却部材８に設けた底部細溝１５、頂部細
溝１６はいずれの磁束成分にも有効に働く。
【００１４】これらの細溝の幅、深さ、個数は冷却部材
８の軸方向の厚み、周方向の分割数、固定溝５の寸法、
固定子鉄心ブロック９の軸方向厚さ等の寸法と運転条件
とを考慮した詳細な電磁界解析を行って決定する。この
ようにして決定した本発明による細溝を冷却部材８の内
周面に設けることにより、その部分を流れる電流を阻止
し、それによって冷却部材８の内周部に集中する誘導電
流を制限してそこに発生する損失を低減させることがで
きる。この冷却部材８で発生する損失と固定子鉄心１で
発生する鉄損は、冷却部材８の中を流れる冷媒によって
除去される。その結果、局部過熱は解消され、信頼性の
高い回転電機の固定子を得ることができる。
８の軸方向の厚み、周方向の分割数、固定溝５の寸法、
固定子鉄心ブロック９の軸方向厚さ等の寸法と運転条件
とを考慮した詳細な電磁界解析を行って決定する。この
ようにして決定した本発明による細溝を冷却部材８の内
周面に設けることにより、その部分を流れる電流を阻止
し、それによって冷却部材８の内周部に集中する誘導電
流を制限してそこに発生する損失を低減させることがで
きる。この冷却部材８で発生する損失と固定子鉄心１で
発生する鉄損は、冷却部材８の中を流れる冷媒によって
除去される。その結果、局部過熱は解消され、信頼性の
高い回転電機の固定子を得ることができる。
【００１５】図５および図６により第２の実施例につい
て説明する。第１の実施例との差異は熱良導性の、従っ
て通常は導電性の冷却部材８の内周に非磁性絶縁体で製
作された固定溝部材１９を取付けることによって現れ
る。冷却部材８の冷却構造は第１の実施例と同様になっ
ている。固定溝５の形状は固定子鉄心１の固定溝５と整
列させるので、第１の実施例と同じであるが、冷却部材
８の内周面２０は滑らかな円弧状に成形され、そこに固
定溝部材１９の外周面を堅固に接着固定する。したがっ
て、本実施例における内周部細溝２１は冷却部材８の内
周面２０の処に設けられる。図５は内周部細溝２１を固
定溝底部１３に対向する位置に設けた実施例で示してあ
り、図６は内周部細溝２１を固定溝頂部１４に対向する
位置に設けた実施例で示してある。
て説明する。第１の実施例との差異は熱良導性の、従っ
て通常は導電性の冷却部材８の内周に非磁性絶縁体で製
作された固定溝部材１９を取付けることによって現れ
る。冷却部材８の冷却構造は第１の実施例と同様になっ
ている。固定溝５の形状は固定子鉄心１の固定溝５と整
列させるので、第１の実施例と同じであるが、冷却部材
８の内周面２０は滑らかな円弧状に成形され、そこに固
定溝部材１９の外周面を堅固に接着固定する。したがっ
て、本実施例における内周部細溝２１は冷却部材８の内
周面２０の処に設けられる。図５は内周部細溝２１を固
定溝底部１３に対向する位置に設けた実施例で示してあ
り、図６は内周部細溝２１を固定溝頂部１４に対向する
位置に設けた実施例で示してある。
【００１６】本実施例の場合、固定溝部材１９および冷
却部材８に入射する磁束は第１の実施例の場合と同様
に、固定子鉄心１に設けた固定溝５の影響で径方向成分
と周方向成分と軸方向成分とを含んでいるが、冷却部材
内周面２０が固定溝頂部１４から距離が離れている分だ
けその磁束密度が小さくなっている。しかし内周部細溝
２１を設けた誘導電流制限効果は充分に大きい。内周部
細溝２１を図５に示す固定溝底部１３の対向位置より
も、図６に示す固定溝頂部１４の対向位置に置いた方
が、細溝位置の磁束密度が大きい分だけ誘導電流の制限
効果が大きくなる。細溝の幅、深さ、個数は第１の実施
例の場合と同様電磁界解析によって決定する。冷却構造
は第１の実施例と同様になっているが、冷却媒体流路１
２と冷却部材内周面２０との間隔が狭い分だけ冷却部材
８に対しては冷却効率が良くなるが、固定子鉄心ブロッ
ク９に対しては固定溝部材１９が絶縁体で熱良導体でな
い分だけ冷却効率は低下する。しかし冷却部材内周面２
０での磁束密度低下の効果、内周部細溝２１の適切な選
択による誘導電流制限の効果が大きく、冷却部材８の内
周部に発生する鉄損は著しく低減できること、また局部
的に発生し易い冷却部材８の内周部の冷却効率向上の効
果が大きいことで局部過熱が解消され、信頼性の高い回
転電機の固定子を得ることができる。
却部材８に入射する磁束は第１の実施例の場合と同様
に、固定子鉄心１に設けた固定溝５の影響で径方向成分
と周方向成分と軸方向成分とを含んでいるが、冷却部材
内周面２０が固定溝頂部１４から距離が離れている分だ
けその磁束密度が小さくなっている。しかし内周部細溝
２１を設けた誘導電流制限効果は充分に大きい。内周部
細溝２１を図５に示す固定溝底部１３の対向位置より
も、図６に示す固定溝頂部１４の対向位置に置いた方
が、細溝位置の磁束密度が大きい分だけ誘導電流の制限
効果が大きくなる。細溝の幅、深さ、個数は第１の実施
例の場合と同様電磁界解析によって決定する。冷却構造
は第１の実施例と同様になっているが、冷却媒体流路１
２と冷却部材内周面２０との間隔が狭い分だけ冷却部材
８に対しては冷却効率が良くなるが、固定子鉄心ブロッ
ク９に対しては固定溝部材１９が絶縁体で熱良導体でな
い分だけ冷却効率は低下する。しかし冷却部材内周面２
０での磁束密度低下の効果、内周部細溝２１の適切な選
択による誘導電流制限の効果が大きく、冷却部材８の内
周部に発生する鉄損は著しく低減できること、また局部
的に発生し易い冷却部材８の内周部の冷却効率向上の効
果が大きいことで局部過熱が解消され、信頼性の高い回
転電機の固定子を得ることができる。
【００１７】電磁界解析の結果、磁束密度が非常に高く
冷却部材８の内周部細溝２１の個数を増す必要がある場
合には、図５と図６の実施例の組合せ、すなわち、固定
溝底部１３および固定溝頂部１４両者の対向位置おのお
のに内周部細溝２１を設ける。更に細溝を増やす場合に
は、固定溝の底頂部１３，１４の対向位置おのおのの細
溝の数を２個にする。この場合にも内周部細溝２１の間
隔は等間隔にするのが普通である。
冷却部材８の内周部細溝２１の個数を増す必要がある場
合には、図５と図６の実施例の組合せ、すなわち、固定
溝底部１３および固定溝頂部１４両者の対向位置おのお
のに内周部細溝２１を設ける。更に細溝を増やす場合に
は、固定溝の底頂部１３，１４の対向位置おのおのの細
溝の数を２個にする。この場合にも内周部細溝２１の間
隔は等間隔にするのが普通である。
【００１８】
【発明の効果】回転電機の固定子鉄心ブロックの中間に
挿入した熱良導性で導電性の冷却部材の内周面に軸方向
の細溝を設けることにより、冷却部材内周部に集中して
発生する誘導電流を制限することが可能である。電磁界
解析によって適切な細溝の形状・個数を選定することに
よって冷却部材内周部の損失を抑え、局部過熱を解消
し、冷却部材における損失を大いに低減することが可能
になった。局部過熱の解消により信頼性の高い回転電機
の固定子を得ることができた。
挿入した熱良導性で導電性の冷却部材の内周面に軸方向
の細溝を設けることにより、冷却部材内周部に集中して
発生する誘導電流を制限することが可能である。電磁界
解析によって適切な細溝の形状・個数を選定することに
よって冷却部材内周部の損失を抑え、局部過熱を解消
し、冷却部材における損失を大いに低減することが可能
になった。局部過熱の解消により信頼性の高い回転電機
の固定子を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を用いた回転電機の全体を示す構造断面
図である。
図である。
【図２】第１の実施例を示す冷却部材表面での固定子部
分断面図である。
分断面図である。
【図３】第１の実施例を示す固定子の部分斜視図であ
る。
る。
【図４】空隙電機子巻線方式の冷却部材固定溝近傍の磁
束密度の分布特性図である。
束密度の分布特性図である。
【図５】第２の実施例を示す冷却部材表面での固定子の
部分断面図である。固定溝底部対向位置への細溝配置を
示す。
部分断面図である。固定溝底部対向位置への細溝配置を
示す。
【図６】第２の実施例を示す冷却部材表面での固定子の
部分断面図である。固定溝頂部対向位置への細溝配置を
示す。
部分断面図である。固定溝頂部対向位置への細溝配置を
示す。
【符号の説明】 ２ 固定子鉄心 ５ 固定溝 ８ 冷却部材 ９ 固定子鉄心ブロック １３ 固定溝底部 １４ 固定溝頂部 １５ 底部細溝 １６ 頂部細溝 １７ 固定溝底部内周面 １８ 固定溝頂部内周面 １９ 固定溝部材 ２０ 冷却部材内周面 ２１ 内周部細溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 浩之 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 春田 孝 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 嘉成 勉 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (7)
- 【請求項１】 内周面に沿って複数個の固定溝を設けた
薄鉄板を軸方向に積層した固定子鉄心の軸方向の任意の
位置の少なくとも１ヵ所に薄鉄板に密着して周方向を囲
むようにした熱良導性で導電性の冷却部材を挿入し、該
冷却部材の内周面に軸方向の細溝を設けることを特徴と
する回転電機の固定子。 - 【請求項２】 請求項１において、前記冷却部材の細溝
が前記固定子鉄心の固定溝と整列して設けられた冷却部
材の固定溝に対応するように備えられることを特徴とす
る回転電機の固定子。 - 【請求項３】 請求項２において、前記固定溝のおのお
のの頂部と底部とのそれぞれに少なくとも１個の細溝を
設けることを特徴とする回転電機の固定子。 - 【請求項４】 請求項１において、前記冷却部材内周面
の細溝が、該冷却部材の内周に取付けられ絶縁体により
構成される固定溝部材の前記固定子鉄心の固定溝と整列
して設けられた固定溝に対応する位置に備えられること
を特徴とする回転電機の固定子。 - 【請求項５】 請求項４において、前記固定溝部材の固
定溝のおのおのの底部に対向する位置に少なくとも１個
の細溝を設けることを特徴とする回転電機の固定子。 - 【請求項６】 請求項４において、前記固定溝部材の固
定溝のおのおのの頂部に対向する位置に少なくとも１個
の細溝を設けることを特徴とする回転電機の固定子。 - 【請求項７】 請求項４において、前記固定溝部材の固
定溝のおのおのの頂部と底部とのそれぞれに対向する位
置に少なくとも１個の細溝を設けることを特徴とする回
転電機の固定子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5020945A JPH0817551B2 (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 超電導回転電機の固定子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5020945A JPH0817551B2 (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 超電導回転電機の固定子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06237556A true JPH06237556A (ja) | 1994-08-23 |
| JPH0817551B2 JPH0817551B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=12041344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5020945A Expired - Fee Related JPH0817551B2 (ja) | 1993-02-09 | 1993-02-09 | 超電導回転電機の固定子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817551B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011244603A (ja) * | 2010-05-19 | 2011-12-01 | Honda Motor Co Ltd | ステータコイルアッセンブリ |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4852003U (ja) * | 1971-10-18 | 1973-07-06 | ||
| JPS51125506U (ja) * | 1975-04-02 | 1976-10-12 | ||
| JPS5315503A (en) * | 1976-07-28 | 1978-02-13 | Toshiba Corp | Tator core in rotary electric machine |
| JPS6274486U (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-13 | ||
| JPH02113340U (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-11 |
-
1993
- 1993-02-09 JP JP5020945A patent/JPH0817551B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4852003U (ja) * | 1971-10-18 | 1973-07-06 | ||
| JPS51125506U (ja) * | 1975-04-02 | 1976-10-12 | ||
| JPS5315503A (en) * | 1976-07-28 | 1978-02-13 | Toshiba Corp | Tator core in rotary electric machine |
| JPS6274486U (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-13 | ||
| JPH02113340U (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-11 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011244603A (ja) * | 2010-05-19 | 2011-12-01 | Honda Motor Co Ltd | ステータコイルアッセンブリ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0817551B2 (ja) | 1996-02-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1083212A (en) | Stator core cooling for dynamoelectric machines | |
| US7652404B2 (en) | Synchronous reluctance machine | |
| US4385251A (en) | Flux shield for an inductor-alternator machine | |
| WO2010016254A1 (ja) | 超電導コイル及び磁場発生装置 | |
| US4745320A (en) | Induction motor | |
| JP2012110219A (ja) | 耐故障性の永久磁石電動機械向けの回転子構造 | |
| US5194771A (en) | Brushless core motor | |
| US4258281A (en) | Laminated flux shunt for dynamoelectric machine stator | |
| US4220882A (en) | Direct current motor | |
| JPH06237556A (ja) | 回転電機の固定子 | |
| JPS62178150A (ja) | 単極回転電気機械用の磁界補償液体金属集電装置 | |
| US6573634B2 (en) | Method and machine for high strength undiffused brushless operation | |
| JP2002136013A (ja) | 磁石モータ | |
| JP2003299327A (ja) | 回転電機 | |
| JP2006197710A (ja) | 回転電機の固定子 | |
| CN116155036B (zh) | 一种复合通风定子端部漏磁通屏蔽结构 | |
| JPS6173529A (ja) | 回転電機 | |
| JP2001327157A (ja) | 超電導回転電機の固定子 | |
| JPH11225455A (ja) | 回転電機の固定子 | |
| WO2023157576A1 (ja) | 回転電機 | |
| JPH1023692A (ja) | 回転電機の回転子 | |
| JPS58109719A (ja) | 磁気軸受 | |
| JPS59106871A (ja) | 超電導回転電機の固定子 | |
| JPH10294226A (ja) | 静止誘導電器の磁気シールド装置 | |
| JPS5869444A (ja) | 突極形回転子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |