JPH07177704A - 電動機の冷却装置 - Google Patents

電動機の冷却装置

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JPH07177704A
JPH07177704A JP5344883A JP34488393A JPH07177704A JP H07177704 A JPH07177704 A JP H07177704A JP 5344883 A JP5344883 A JP 5344883A JP 34488393 A JP34488393 A JP 34488393A JP H07177704 A JPH07177704 A JP H07177704A
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JP
Japan
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temperature
electric motor
blower
motor
cooling
Prior art date
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Withdrawn
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JP5344883A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Hirano
弘之 平野
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動機内の熱を効率よく外に放散し電動機
の焼損を防ぐ冷却装置とする。 【構成】 電動機に付設されている冷却用送風機の作
動を電動機の温度とその上昇速度の二つのパラメータに
より行なう。電動機の温度上昇の急激な場合は、電動機
の発熱が大のため、低温時から送風機を作動させ、温度
上昇の緩やかな場合は、電動機の発熱量が小のため、高
温になってから作動させるようにしたから、送風機の作
動時間、頻度を少なくし、電動機内の熱を効率よく放散
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電動機の冷却装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】電動機を駆動する際、損失を伴う。その
損失は殆ど何らかの形で熱に変わり、電動機の温度を上
昇させる作用をする。一方、電動機の温度が上昇すれば
電動機内部の熱は外に向かって放散されるようになる
が、この放散される熱の量は電動機温度とその周囲との
温度差に比例して増していく。このため、電動機の温度
は電動機内で発生する熱の量と、外部に放散される熱の
量とが等しくなるまで上昇する。
【0003】電動機は磁気回路を構成する強磁性材料で
できたコアや、磁極などの鉄の部分と、電気回路を構成
する巻き線部分からなっている。この両者の間や巻き線
部分の間では短絡を生じないように絶縁をする必要があ
る。このために絶縁材料が用いられる。しかし、絶縁材
料は金属部分に比べて熱的に弱く、そして、ある温度以
上になると炭化され、絶縁性が失われる。このため、使
用する絶縁材料に関して最高許容温度が定められてお
り、電動機の温度上昇はそれ以下に制限しなければなら
ない。
【0004】しかし、温度差による自然放熱は熱の放散
能力が限られ、しかも周囲温度の変化に左右されるた
め、発熱量の大きい運転域では、電動機の温度上昇がそ
の温度限界を越えてしまう。これに対して、過度な温度
上昇を制限するため、例えば電動機に冷風を送出する送
風機が用いられ、熱の放散能力を増強することが行なわ
れている。
【0005】送風機の作動方式としては、例えば電動機
温度の変化に応じて動作させる方式がある。この方式で
は、送風機の作動温度が図7のように予め固定的に設け
られ、検出された電動機温度が作動温度を越えると送風
機が作動し、電動機に対して強制的に熱を放散させ、そ
の温度が作動温度を下回ると送風機が停止し、自然放熱
で負担させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな作動方式にあっては、高損失運転時などの発熱量の
大きいときに合わせて作動温度を設定するため、例え
ば、図8のK線のように急激に温度上昇する場合、一
旦、電動機温度がa点で作動温度を越えて、送風機が作
動すると、その後電動機温度が下降しつつあるにもかか
わらず、b点でその作動温度以下になるまで送風を続
け、電動機の総合運転効率が低下する。また、図8のL
線のような緩やかな温度上昇、しかも自然放熱が十分機
能できるときでもc点で作動温度を越えると送風機が作
動し強制放熱を必要としない場合でも送風するため、送
風機の作動頻度が必要以上に多くなり、電動機の総合運
転効率が悪化するという問題があった。従って、本発明
は、上記のような従来の問題点に鑑み、作動、停止温度
はともに電動機の温度変化率に合わせて可変され、高効
率で熱を放散する電動機の冷却装置を提供することを目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
1で示すように、 電動機1に付設されている熱を放散
する冷却手段5と、前記電動機の温度を検出する温度検
出手段2と、該温度検出手段の検出値により、前記電動
機1の温度変化速度を算出する演算手段3と、該演算手
段3により算出された前記電動機1の温度変化速度及び
前記温度検出手段2により検出された電動機1の温度に
基づいて前記冷却手段5を制御する制御手段4とを有す
る電動機1の冷却装置とした。
【0008】
【作用】制御手段において、冷却手段の動作は電動機の
温度と温度の変化速度とに基づいて決定されるから、電
動機内の熱の発生量に合わせて、冷却の必要があるとき
のみ冷却手段は動作することができる。とくに、前記電
動機温度の上昇速度が速い場合は低温時から冷却手段を
作動させ、遅い場合は高温になってから冷却手段を作動
させることにより、電動機の温度上昇の各形態に対応す
ることができる。さらに、前記電動機温度の下降速度が
速い場合は高温時から冷却装置を停止させ、遅い場合は
低温になってから冷却手段を停止させることにより、電
動機の温度下降の各形態に対応することができる。
【0009】
【実施例】図2は、本発明の実施例を示す。 電動機ケ
ースは、ケース本体10とカバー10’からなり、ケー
ス本体の左側にカバー10’がボルト11により固定さ
れている。出力軸13が軸受12を介してケース本体1
0に支持されていて、軸受12’を介してカバー10’
に支持されている。出力軸13にはロータ14が固接さ
れている。ロータ14に対向し巻き線15を有するステ
ータ16が回り止めボルト19によりケース本体10の
内周面に固定されている。ステータ16の外周面に複数
の通風溝18が形成されている。ステータ16の内周面
とロータ14との間にエアギャップ17が形成されてい
る。ケース10に温度センサ20が挿入されており、そ
の先端はケース本体10の内周面から通風溝18に突出
させてある。
【0010】ケース本体10の右端部には冷却風導入口
21が形成され、この冷却風導入口21はダクト22に
より送風機23と接続されている。送風機23にはエア
フィルタ24が設けられている。また、ステータ16を
挟んでケース本体10の左端には冷却排風口25が形成
されている。電動機外部からの電源供給線27がカバー
10’に形成されている穴26を通して電動機内部に導
かれて巻き線15に接続される。カバー10’の中心部
に回転センサ28が取り付けられていて、回転センサ2
8の回転部分は出力軸13に接続されている。
【0011】コントローラ100には、温度センサ2
0、回転センサ28の検出値が入力されるとともに、コ
ントローラ100の制御指令は送風機23へ出力されて
いる。上記コントローラ100では、上記温度センサ2
0の検出値から温度の変化率を算出し、その算出値及び
温度センサ、回転センサの各入力値に応じて送風機23
への制御指令を決定する。そして、その制御指令を受け
る内部の出力ドライブにより送風機23が制御される。
送風機23が作動するときに、エアフィルタ24により
ろ過された冷気に圧力を加えて、ダクト22により電動
機内部に送風し、冷気が電動機の右室とエアギャップ1
7及び通風溝18で加熱されながら通過し、その熱した
冷気が左室でさらに加熱され冷却排出口25より大気に
排出される。それによって電動機が冷却される。
【0012】次に、この実施例における制御指令の決定
について説明する。送風された電動機の温度状況と熱収
支の関係は、 C・dP/dt=Q−Q1−Q2 のように表わされる。但し、C:電動機の熱容量、P:
電動機温度、dP/dt:電動機温度の変化速度、Q:
電動機の損失による発熱量、Q1:送風機の送風による
放熱量、Q2:自然冷却による放熱量である
【0013】上式から送風冷却を行なわない場合は、電
動機温度がほぼ電動機の損失による発熱量Qに比例して
上昇する。そして、その温度が一定値に達したときに、
送風冷却を開始し、送風による放熱量Q1と自然放熱量
Q2が電動機の放熱量Qを上回れば電動機の温度は下が
り始めることになるが、電動機内部に温度伝導率の時定
数が存在するため、その温度下降は即時に発生するもの
でなく、特に、高出力運転時などの発熱量の大きい域で
は、冷却された電動機の表面は温度が低下しても、内部
温度はしばらく上昇を続け、表面温度がかなり下がった
ころにようやく内部温度が低下し始める。すなわち、送
風機は、電動機の温度上昇速度の早い高損失運転時は、
電動機内部の温度上昇を見越して、電動機の温度センサ
20で検出される温度がまだ低いときに作動し、そし
て、電動機温度がかなり低く下がるまで作動を続ける必
要がある。
【0014】上記に基づいて、高効率冷却を行なうた
め、送風機の作動温度は、図3のように、電動機温度上
昇速度が急なときは低く、緩やかなときは高く設定され
る。これに対して、送風機の停止温度は、図4のよう
に、電動機温度下降速度の急なときは高く、緩やかなと
きは低く設定される。また、上記の図3、図4で示した
関係はコントローラ100内のメモリに記憶させてあ
る。これにより、電動機温度が図5のM線のような急な
温度上昇のとき、送風機はg点のような比較的低温時か
ら作動し、過度な温度上昇を防止し、そして温度下降の
とき、その下降速度が緩やかなときにはh点のように比
較的低温になってから停止する。またN線のような緩や
かな温度上昇のとき、送風機はi点のように高温になっ
てから作動し、そして温度下降のとき、その下降速度が
急なときにはj点のような高温の内に停止する。そし
て、とくに図示しないが、さらに緩やかな温度上昇のと
き、自然放熱で十分賄えるため、送風機による強制冷却
は行なわない。
【0015】コントローラ100では、上記の制御を実
現するため図6に示す流れに従って送風機23の動作を
決定するまず、ステップ101において、電動機が回転
しているかの判別を行なう。NOの結果が出れば、スタ
ートに戻る。YESの場合は、ステップ102で、温度
センサ20からその温度検出値が読み込まれる。ステッ
プ103で、温度変化率の演算を行なう。ステップ10
4で、電動機の温度が上昇しつつあるかの判別を行な
う。YESの場合は、ステップ105で、内部メモリか
ら作動温度のデータが読み込まれる。そしてステップ1
06で、電動機の温度と作動温度とを比較して、電動機
の温度が低い場合はスタートに戻り、電動機温度のほう
が高いとステップ107で送風機23に作動指令が出力
される。ステップ104で、電動機の温度が下降しつつ
ある場合は、ステップ109で、停止温度データが読み
込まれる。そしてステップ110で電動機の温度と停止
温度とを比較して、電動機の温度が高いとスタートに戻
る。電動機温度が停止温度より低くなったらステップ1
11に進んで送風機に対して停止指令を出力する。
【0016】実施例は以上のように構成され、送風機の
動作を決定するに際し、電動機の温度、変化速度をパラ
メータとしてあらかじめ計算された関係データを内部メ
モリに保有して、上記各パラメータの実際値に基づいて
送風機を制御するものとしたから、電動機に対して、最
適な送風タイミングが決定される。これにより、電動機
の高効率冷却効果が得られる。
【0017】
【発明の効果】以上の通り、本発明は、冷却装置を備え
る電動機において、冷却装置の作動を電動機の温度とそ
の温度の変化速度に基づいて決定するようにしたから、
温度の変化の各形態に対応することができる。これによ
り、電動機の温度上昇が急激な場合では電動機温度限界
を越えることがなく、電動機の温度上昇が緩やかな場合
では温度の低いとき自然冷却に負担させ、冷却装置が必
要のときのみ作動するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例を示す図である。
【図3】送風機の作動温度を示す図である。
【図4】送風機の停止温度を示す図である。
【図5】送風機の動作を決定するフローチャートであ
る。
【図6】従来の送風機の動作モード図である。
【符号の説明】
1 電動機 2 温度検出手段 3 演算手段 4 制御手段 5 冷却手段 10 ケース本体 10’ カバー 11 ボルト 12、12’ ベアリング 13 出力軸 14 ロータ 15 巻き線 16 ステータ 17 エアギャップ 18 通風溝 19 回り止めボルト 20 温度センサ 21 冷却風導入口 22 ダクト 23 送風機 24 エアフィルタ 25 冷却排風口 26 穴 27 電源供給線 28 回転センサ 100 コントローラ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年6月16日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】 送風機の動作モード図である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図6
【補正方法】変更
【補正内容】
【図6】 送風機の動作を決定するフローチャート
である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図7
【補正方法】追加
【補正内容】
【図7】 従来送風機の作動温度を示す図である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図8
【補正方法】追加
【補正内容】
【図8】 従来送風機の動作モード図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電動機に付設されている熱を放散する冷
    却手段と、 前記電動機の温度を検出する温度検出手段と、 該温度検出手段の検出値により、前記電動機の温度変化
    速度を算出する演算手段と、 該演算手段により算出された前記電動機の温度変化速度
    及び前記温度検出手段により検出された前記電動機の温
    度に基づいて前記冷却手段を制御する制御手段とを有す
    ることを特徴とする電動機の冷却装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記電動機の温度上昇
    速度が速い場合は前記電動機が低温時から冷却手段を作
    動させ、温度上昇速度が緩やかな場合は前記電動機が高
    温になってから冷却手段を作動させるよう制御すること
    を特徴とする請求項1記載の電動機の冷却装置。
  3. 【請求項3】 前記制御手段は、前記電動機の温度下降
    速度が速い場合は前記電動機が高温時から前記冷却手段
    を停止させ、下降速度が緩やかな場合は前記電動機が低
    温になってから前記冷却手段を停止させるよう制御する
    ことを特徴とする請求項1記載の電動機の冷却装置。
JP5344883A 1993-12-20 1993-12-20 電動機の冷却装置 Withdrawn JPH07177704A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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