JPH08275421A - 回転電機のロータ構造 - Google Patents
回転電機のロータ構造Info
- Publication number
- JPH08275421A JPH08275421A JP9318795A JP9318795A JPH08275421A JP H08275421 A JPH08275421 A JP H08275421A JP 9318795 A JP9318795 A JP 9318795A JP 9318795 A JP9318795 A JP 9318795A JP H08275421 A JPH08275421 A JP H08275421A
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- Japan
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- rotor
- electric machine
- stator
- air
- air gap
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来の高速回転電機では、回転軸に固着され
て一体に回転するロータと、その外側に配置されて静止
するステータとの間は、性能上極めて狭い幅に設定され
たエアギャップを介して組み立てられている。このよう
な回転電機の高周波駆動電流による加熱を冷却する手段
として、自励または他励ファンによりエアギャップ内の
空気を強制通風して冷却していたが、空気が流通しにく
い上にロータの高速回転による乱流の発生で流通が一層
困難になるので、有効な冷却機構の開発が要望されてい
た。本発明はこの要望にこたえる冷却機構を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 ロータ２３の外周に、ロータ２３の回転に伴
ってエアギャップＧ内の空気を軸方向の一方に流動させ
る推力を与えるための螺旋状の溝２３ａを設けるか、ま
たは軸方向に傾斜し互いに平行な複数の溝を設けた構成
である。
て一体に回転するロータと、その外側に配置されて静止
するステータとの間は、性能上極めて狭い幅に設定され
たエアギャップを介して組み立てられている。このよう
な回転電機の高周波駆動電流による加熱を冷却する手段
として、自励または他励ファンによりエアギャップ内の
空気を強制通風して冷却していたが、空気が流通しにく
い上にロータの高速回転による乱流の発生で流通が一層
困難になるので、有効な冷却機構の開発が要望されてい
た。本発明はこの要望にこたえる冷却機構を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 ロータ２３の外周に、ロータ２３の回転に伴
ってエアギャップＧ内の空気を軸方向の一方に流動させ
る推力を与えるための螺旋状の溝２３ａを設けるか、ま
たは軸方向に傾斜し互いに平行な複数の溝を設けた構成
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速誘導電動機、高速
同期電動機などの回転電機の実体回転軸または中空回転
軸の外周に固着されたロータの冷却構造に関し、より具
体的には、従来の高速回転電機のロータの外周に、螺旋
状または斜め方向に平行に延在す複数る溝を設けること
により、ロータの回転に伴いロータとステータとの間の
エアギャップ内の空気を一方向に送り出してギャップ内
の空気を流動しやすくして、これらの溝のみで、あるい
は冷却用の送風機（ファン）と併用することにより、エ
アギャップ内を流れる空気の流量を増大させ冷却効率を
向上させることの可能なロータの構造に関する。
同期電動機などの回転電機の実体回転軸または中空回転
軸の外周に固着されたロータの冷却構造に関し、より具
体的には、従来の高速回転電機のロータの外周に、螺旋
状または斜め方向に平行に延在す複数る溝を設けること
により、ロータの回転に伴いロータとステータとの間の
エアギャップ内の空気を一方向に送り出してギャップ内
の空気を流動しやすくして、これらの溝のみで、あるい
は冷却用の送風機（ファン）と併用することにより、エ
アギャップ内を流れる空気の流量を増大させ冷却効率を
向上させることの可能なロータの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速モータ、特にソリッドロータでは、
高周波の駆動電流によりロータが発熱する。このように
回転するロータを十分効果的に冷却する手段は見出され
ていない。図４は、従来の回転電機のロータ（回転子）
とステータ（固定子）の間の空隙であるエアギャップＧ
に、冷却用送風機（ファン）により冷却風を送り冷却す
る方式を示す説明図で、同図（Ａ）は対象とする回転電
機とは別の動力により駆動される送風機、いわゆる他励
ファン５により冷却する方式を示す概略側断面図で、同
図（Ｂ）は対象とする回転電機の回転軸により駆動され
る送風機、いわゆる自励ファンにより冷却する方式を示
す概略側断面図である。図４（Ａ）の方式では、他励フ
ァン５により送風される冷却空気は、ケーシング２の軸
方向の一方端（図で左端）近くの半径方向周面から半径
方向内方に流入し、ロータ３とステータ４間の隙間とし
てのエアギャップＧ内を流れ、ロータ３とステータ４と
を冷却して軸方向の他方端（図で右端）近くの周面から
半径方向外方に流出する。図４（Ｂ）の方式では、回転
軸１に直結された自励ファン６により送風される冷却空
気は、ケーシング２の軸方向の一方端（図で左端）か
ら、軸方向の他方端（図で右端）に向かってロータ３と
ステータ４間のエアギャップＧ内を流れロータ３とステ
ータ４とを冷却して流出する。図５は、従来技術による
ロータの別の冷却方式を示す概略側断面図であり、回転
軸１１を中空管とし、冷媒１１ａを中空回転軸１１の中
空穴の内部に送り中空回転軸１１の外周のロータ３の熱
を中心部から奪い冷却する。
高周波の駆動電流によりロータが発熱する。このように
回転するロータを十分効果的に冷却する手段は見出され
ていない。図４は、従来の回転電機のロータ（回転子）
とステータ（固定子）の間の空隙であるエアギャップＧ
に、冷却用送風機（ファン）により冷却風を送り冷却す
る方式を示す説明図で、同図（Ａ）は対象とする回転電
機とは別の動力により駆動される送風機、いわゆる他励
ファン５により冷却する方式を示す概略側断面図で、同
図（Ｂ）は対象とする回転電機の回転軸により駆動され
る送風機、いわゆる自励ファンにより冷却する方式を示
す概略側断面図である。図４（Ａ）の方式では、他励フ
ァン５により送風される冷却空気は、ケーシング２の軸
方向の一方端（図で左端）近くの半径方向周面から半径
方向内方に流入し、ロータ３とステータ４間の隙間とし
てのエアギャップＧ内を流れ、ロータ３とステータ４と
を冷却して軸方向の他方端（図で右端）近くの周面から
半径方向外方に流出する。図４（Ｂ）の方式では、回転
軸１に直結された自励ファン６により送風される冷却空
気は、ケーシング２の軸方向の一方端（図で左端）か
ら、軸方向の他方端（図で右端）に向かってロータ３と
ステータ４間のエアギャップＧ内を流れロータ３とステ
ータ４とを冷却して流出する。図５は、従来技術による
ロータの別の冷却方式を示す概略側断面図であり、回転
軸１１を中空管とし、冷媒１１ａを中空回転軸１１の中
空穴の内部に送り中空回転軸１１の外周のロータ３の熱
を中心部から奪い冷却する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ロータとステータ間の
エアギャップＧは回転電機の効率を上げるため、必要最
小限度の幅に狭く設定されているので、当然の結果とし
て空気は流れにくくなりまたロータの回転数が高まると
ともに乱流が発生し、空気の流動は一層困難になり冷却
効率は低下する。回転軸を中空管とし、冷媒を中空回転
軸の内部に送り込む方式では、回転する中空軸の内部に
冷媒を導入するための構造が複雑になるのに加え、熱を
中空回転軸内の中心部から半径方向外方に到る範囲内の
部分の熱を奪い冷却する形式であるため、ロータ外周部
の冷却効率が悪くステータの冷却は殆ど行われない。こ
のような点から、高速回転状態においてもロータとステ
ータ間のエアギャップ内での空気の流動が円滑に行われ
る構造の高速回転電機を提供するのが本発明に課された
課題である。
エアギャップＧは回転電機の効率を上げるため、必要最
小限度の幅に狭く設定されているので、当然の結果とし
て空気は流れにくくなりまたロータの回転数が高まると
ともに乱流が発生し、空気の流動は一層困難になり冷却
効率は低下する。回転軸を中空管とし、冷媒を中空回転
軸の内部に送り込む方式では、回転する中空軸の内部に
冷媒を導入するための構造が複雑になるのに加え、熱を
中空回転軸内の中心部から半径方向外方に到る範囲内の
部分の熱を奪い冷却する形式であるため、ロータ外周部
の冷却効率が悪くステータの冷却は殆ど行われない。こ
のような点から、高速回転状態においてもロータとステ
ータ間のエアギャップ内での空気の流動が円滑に行われ
る構造の高速回転電機を提供するのが本発明に課された
課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ロータとステ
ータ間のエアギャップ内での空気の流動を円滑にさせる
ためロータの外周に螺線状の、または軸方向に対し斜め
に傾斜し互いに平行な複数の溝を加工することにより課
題を解決した。
ータ間のエアギャップ内での空気の流動を円滑にさせる
ためロータの外周に螺線状の、または軸方向に対し斜め
に傾斜し互いに平行な複数の溝を加工することにより課
題を解決した。
【０００５】
【作用】ロータが高速回転することにより、ロータの外
周に設けた螺線状または軸線方向に斜めに傾斜した複数
の溝が、ロータとステータ間のエアギャップ内の空気を
一方向に流動させ、電動機の大きさによっては、これら
の溝を設けるだけでもエアギャップ内の空気を一方向に
流動させるファンとして作用し、また電動機の大きさや
回転速度、出力などの定格によっては自励または他励の
ファンと併用することにより、エアギャップ内の空気の
流動を円滑にして冷却効率を向上させる。回転軸が中空
管で中空部内に冷媒を導入する方式では、ロータの外周
に設けた螺線状または軸線方向に斜めに傾斜した複数の
溝により、ロータとステータ間のエアギャップ内の空気
を一方向に流動させ、ロータの外周とステータの内周を
冷却するので、回転軸の中空部内に冷媒を導入する方式
と併用することにより冷却の目的を充分達成することが
出来る。
周に設けた螺線状または軸線方向に斜めに傾斜した複数
の溝が、ロータとステータ間のエアギャップ内の空気を
一方向に流動させ、電動機の大きさによっては、これら
の溝を設けるだけでもエアギャップ内の空気を一方向に
流動させるファンとして作用し、また電動機の大きさや
回転速度、出力などの定格によっては自励または他励の
ファンと併用することにより、エアギャップ内の空気の
流動を円滑にして冷却効率を向上させる。回転軸が中空
管で中空部内に冷媒を導入する方式では、ロータの外周
に設けた螺線状または軸線方向に斜めに傾斜した複数の
溝により、ロータとステータ間のエアギャップ内の空気
を一方向に流動させ、ロータの外周とステータの内周を
冷却するので、回転軸の中空部内に冷媒を導入する方式
と併用することにより冷却の目的を充分達成することが
出来る。
【０００６】
【実施例】図１は、本発明の第１実施例を示す概略側面
図で、図の上半体を断面で示してある。図中の符号１は
回転軸であり、その外周にはロータ２３が固着され、ロ
ータ２３の外周には螺線溝２３ａが加工されている。符
号４は、ロータ２３の外周に配置されたステータであ
り、４ａはステータコイルである。ロータ２３が、図の
右端から回転軸に直角に見て時計回りに高速回転する
と、エアギャップＧ内の空気は左から右に移動する推力
を受けて強制流動される。これにより、回転電機の大き
さや回転速度によっては、この螺線溝２３ａだけでも回
転電機のロータ２３とステータ４との冷却機構として使
用出来る。しかし、回転電機の定格によっては自励また
は他励のファンと併用することにより、エアギャップ内
の空気の流動を円滑にして冷却効率を向上させる冷却手
段として利用する場合もある。図２は、本発明の第２実
施例を示す概略図で、同図（Ａ）は概略側面図で、同図
（Ｂ）は同図（Ａ）の矢印Ａ−Ａに沿って回転軸に直角
に切断した概略断面図である。図中の符号１は回転軸で
あり、その外周にはロータ３３が固着され、ロータ３３
の外周には複数の平行溝３３ａが加工されている。ロー
タ３３が図の右端から回転軸に直角に見て時計回りに高
速回転すると、エアギャップＧ内の空気は左から右に移
動する推力を受けて強制流動される。これにより、回転
電機の大きさや回転速度によってはこの平行溝３３ａだ
けでも回転電機のロータ３３とステータ（図示せず）の
冷却機構として使用出来る。しかし、回転電機の定格に
よっては自励または他励のファンと併用することによ
り、エアギャップ内の空気の流動を円滑にして冷却効率
を向上させる冷却手段として利用する場合もある。
図で、図の上半体を断面で示してある。図中の符号１は
回転軸であり、その外周にはロータ２３が固着され、ロ
ータ２３の外周には螺線溝２３ａが加工されている。符
号４は、ロータ２３の外周に配置されたステータであ
り、４ａはステータコイルである。ロータ２３が、図の
右端から回転軸に直角に見て時計回りに高速回転する
と、エアギャップＧ内の空気は左から右に移動する推力
を受けて強制流動される。これにより、回転電機の大き
さや回転速度によっては、この螺線溝２３ａだけでも回
転電機のロータ２３とステータ４との冷却機構として使
用出来る。しかし、回転電機の定格によっては自励また
は他励のファンと併用することにより、エアギャップ内
の空気の流動を円滑にして冷却効率を向上させる冷却手
段として利用する場合もある。図２は、本発明の第２実
施例を示す概略図で、同図（Ａ）は概略側面図で、同図
（Ｂ）は同図（Ａ）の矢印Ａ−Ａに沿って回転軸に直角
に切断した概略断面図である。図中の符号１は回転軸で
あり、その外周にはロータ３３が固着され、ロータ３３
の外周には複数の平行溝３３ａが加工されている。ロー
タ３３が図の右端から回転軸に直角に見て時計回りに高
速回転すると、エアギャップＧ内の空気は左から右に移
動する推力を受けて強制流動される。これにより、回転
電機の大きさや回転速度によってはこの平行溝３３ａだ
けでも回転電機のロータ３３とステータ（図示せず）の
冷却機構として使用出来る。しかし、回転電機の定格に
よっては自励または他励のファンと併用することによ
り、エアギャップ内の空気の流動を円滑にして冷却効率
を向上させる冷却手段として利用する場合もある。
【０００７】図３は、本発明の第３実施例を示す概略側
面図で、同図（Ａ）は図の上半体を断面で示してある。
図中の符号１１は中空回転軸であり、その外周にはロー
タ４３が固着され、ロータ４３の外周には螺線溝４３ａ
が加工されている。符号４はロータ４３の外周に配置さ
れたステータであり、４ａはステータコイルである。ロ
ータ４３が回転軸に直角に見て時計回りに高速回転する
と、第１実施例と同様エアギャップＧ内の空気は左から
右に移動する推力を受けて強制流動される。中空回転軸
１１の中空部内には冷媒が導入されてロータ４３の半径
方向中央部までは十分に冷却されているので、この螺線
溝４３ａを設けることにより、ロータ４３の外周とステ
ータ４とが冷却され、図５に示した従来技術としての中
空回転軸内に冷媒を流す方式によるロータの外方とステ
ータの冷却が不十分である問題を解消できる。これによ
り、回転電機の大きさや回転速度によっては、この螺線
溝４３ａだけでも冷媒冷却方式のロータ４３とステータ
４との冷却機構として使用出来る。図３（Ｂ）は、同図
（Ａ）の螺旋溝４３ａの代わりにロータ４４の外周に複
数の平行溝４４ａを設けたものであり、作動については
同図（Ａ）に示した第３実施例とほぼ同様なので説明を
省略する。
面図で、同図（Ａ）は図の上半体を断面で示してある。
図中の符号１１は中空回転軸であり、その外周にはロー
タ４３が固着され、ロータ４３の外周には螺線溝４３ａ
が加工されている。符号４はロータ４３の外周に配置さ
れたステータであり、４ａはステータコイルである。ロ
ータ４３が回転軸に直角に見て時計回りに高速回転する
と、第１実施例と同様エアギャップＧ内の空気は左から
右に移動する推力を受けて強制流動される。中空回転軸
１１の中空部内には冷媒が導入されてロータ４３の半径
方向中央部までは十分に冷却されているので、この螺線
溝４３ａを設けることにより、ロータ４３の外周とステ
ータ４とが冷却され、図５に示した従来技術としての中
空回転軸内に冷媒を流す方式によるロータの外方とステ
ータの冷却が不十分である問題を解消できる。これによ
り、回転電機の大きさや回転速度によっては、この螺線
溝４３ａだけでも冷媒冷却方式のロータ４３とステータ
４との冷却機構として使用出来る。図３（Ｂ）は、同図
（Ａ）の螺旋溝４３ａの代わりにロータ４４の外周に複
数の平行溝４４ａを設けたものであり、作動については
同図（Ａ）に示した第３実施例とほぼ同様なので説明を
省略する。
【０００８】
【発明の効果】本発明はロータの外周に螺線溝または複
数の平行溝を設けるという簡単な加工を行うだけで、ロ
ータの高速回転に伴い、ロータの外周とステータの間の
エアギャップ内にある空気に、エアギャップ内を一方向
に移動する推力が与えられて強制流動され、エアギャッ
プ内の空気の流動を円滑にして冷却効率を向上させるの
で、これらの溝を単独で、あるいは自励または他励のフ
ァンと併用することにより、従来困難とされていた回転
電機のロータとステータの冷却機構を改善する効果が極
めて大きく、産業上寄与すること多大である。
数の平行溝を設けるという簡単な加工を行うだけで、ロ
ータの高速回転に伴い、ロータの外周とステータの間の
エアギャップ内にある空気に、エアギャップ内を一方向
に移動する推力が与えられて強制流動され、エアギャッ
プ内の空気の流動を円滑にして冷却効率を向上させるの
で、これらの溝を単独で、あるいは自励または他励のフ
ァンと併用することにより、従来困難とされていた回転
電機のロータとステータの冷却機構を改善する効果が極
めて大きく、産業上寄与すること多大である。
【図１】本発明の第１実施例として、螺旋溝を備えたロ
ータの半体を断面で示す側面図である。
ータの半体を断面で示す側面図である。
【図２】本発明の第２実施例として、平行溝を備えたロ
ータの概略図で、本図（Ａ）は側面図であり、本図
（Ｂ）は同図（Ａ）の矢印Ａ−Ａに沿って見た断面図で
ある。
ータの概略図で、本図（Ａ）は側面図であり、本図
（Ｂ）は同図（Ａ）の矢印Ａ−Ａに沿って見た断面図で
ある。
【図３】本発明の第３実施例として、中空回転軸の外周
に固着されたロータの外周に溝を備えたロータの概略図
で、本図（Ａ）は上半体を断面で示し外周に螺旋溝が設
けられたロータの側面図であり、本図（Ｂ）は外周に複
数の平行溝が設けられたロータの側面図である。
に固着されたロータの外周に溝を備えたロータの概略図
で、本図（Ａ）は上半体を断面で示し外周に螺旋溝が設
けられたロータの側面図であり、本図（Ｂ）は外周に複
数の平行溝が設けられたロータの側面図である。
【図４】従来の回転電機の冷却機構を示す側断面図で、
本図（Ａ）は他励ファンを使用した状態を、本図（Ｂ）
は自励ファンを使用した状態を示す。
本図（Ａ）は他励ファンを使用した状態を、本図（Ｂ）
は自励ファンを使用した状態を示す。
【図５】図５は、回転軸を中空体とし、その内部に冷媒
を導入する従来の冷却機構を示す従来の回転電機の側断
面図である。
を導入する従来の冷却機構を示す従来の回転電機の側断
面図である。
１、１１ 回転軸 ４ ステータ ４ａ ステータコイル ２３、３３、４３、４４ ロータ ２３ａ、４３ａ 螺旋溝 ３３ａ、４４ａ 平行溝 Ｇ エアギャップ
Claims (3)
- 【請求項１】 回転軸と、ケーシングに固定され巻線が
巻回されたステータと、このステータの内周に所定のエ
アギャップを保って相対回転可能に装着されたロータ
と、前記エアギャップ内の空気を軸方向の一方端から他
方端に流動させるための自励または他励の送風機と、を
含んで成る回転電機において；前記ロータの外周に、前
記ロータの回転に伴って前記エアギャップ内の空気を軸
方向の一方端から他方端に流動させる推力を与えるため
の螺旋状の溝が設けられていることを特徴とする回転電
機のロータ構造。 - 【請求項２】 中空回転軸と、ケーシングに固定され巻
線が巻回されたステータと、このステータの内周に所定
のエアギャップを保って同心に回転可能に装着されたロ
ータと、を有し、前記中空回転軸の中空部内に冷媒が導
入されて前記ロータの冷却を行う回転電機において；前
記ロータの外周に、前記ロータの回転に伴って前記エア
ギャップ内の空気を軸方向の一方端から他方端に流動さ
せる推力を与えるための螺旋状の溝が設けられているこ
とを特徴とする回転電機のロータ構造。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の回転電機のロー
タ構造において；前記螺旋状の溝に代わり、軸方向に対
し斜めに傾斜し互いに平行な複数の溝が設けられている
ことを特徴とする回転電機のロータ構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9318795A JPH08275421A (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 回転電機のロータ構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9318795A JPH08275421A (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 回転電機のロータ構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08275421A true JPH08275421A (ja) | 1996-10-18 |
Family
ID=14075582
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9318795A Pending JPH08275421A (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | 回転電機のロータ構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08275421A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1058370A2 (de) * | 1999-06-05 | 2000-12-06 | Hans-Jürgen Dr. Remus | Bürstenloser Aussenläufer-Motor und bürstenloser Aussenläufer-Generator |
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| US9257881B2 (en) | 2013-07-05 | 2016-02-09 | Toyota Jodosha Kabushiki Kaisha | Rotating electric machine |
| DE102014219894A1 (de) | 2014-10-01 | 2016-04-07 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Rotor, Synchronmaschine und Hybridantrieb |
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| JP2018186618A (ja) * | 2017-04-25 | 2018-11-22 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 回転電機およびその回転子 |
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-
1995
- 1995-03-28 JP JP9318795A patent/JPH08275421A/ja active Pending
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