JPH1023705A

JPH1023705A - 誘導電動機

Info

Publication number: JPH1023705A
Application number: JP17675996A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Suzuki; 利文鈴木; Masaharu Senoo; 正治妹尾; Takeshi Komata; 剛小俣; Akihiro Sekine; 昭裕関根; Eiichiro Sugawa; 英一郎須川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構成で冷却性能の向上が得られ、且
つ、ハウジングの形成のために複雑な形状の鋳型が不要
で、機械加工や溶接作業を必要とせず、充分にコストの
低減が得られるようにした誘導電動機を提供すること。【解決手段】固定子鉄心８の外周面に突起部１５を設
けて通風路２３が形成されるようにした閉鎖形自己通風
冷却方式の誘導電動機において、この突起部１５を、ハ
ウジング１の冷却フィン群Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂の位置に
一致させたもの。【効果】固定子鉄心８からハウジング１に至る熱の伝
達経路が、矢印Ｂで示すように、各冷却フィン群Ｘ₁、
Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂に向かって直接形成されるので、冷却フ
ィン群Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂により集中した放熱面による
大きな冷却機能を充分に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、閉鎖形自己通風冷
却方式の誘導電動機に係り、特に中容量の汎用機として
好適な誘導電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】数ＫＷから数十ＫＷ程度の中容量の誘導
電動機としては、ハウジング内を閉鎖空間として内ファ
ンにより内気を循環通風させ、外ファンによりハウジン
グの外側を通風することにより、必要とする冷却機能を
得るようにした、いわゆる閉鎖形自己通風冷却方式の誘
導電動機が比較的多く採用されている。

【０００３】そこで、このような閉鎖形自己通風冷却方
式の誘導電動機の従来例について、図１０(a)に示す一
部断面による側面図と、図１０(b)に示す縦断面図によ
り説明する。これらの図１０(a)、図１０(b)において、
１はハウジングで、このハウジング１の外周面には、軸
方向に沿って配列した条片からなる複数枚の冷却フィン
１６が設けてあり、放熱面積の増大が得られるようにな
っている。

【０００４】そして、この従来技術では、これらの冷却
フィン１６は、上下方向に向かう冷却フィン群Ｘ₁、Ｘ₂
と、水平方向に向かう冷却フィン群Ｙ₁、Ｙ₂に分けて形
成してある。なお、これは、この従来技術では、ダイキ
ャスト工法など、金型を用いてハウジングを製造してお
り、この場合、金型からの製品の抜取りに関して制約が
生じてしまうためである。つまり、回転軸を中心として
放射状に冷却フィン１６を設けようとすると、砂型など
の使い捨ての鋳型によるしかなくなってしまうからであ
る。

【０００５】このハウジング１の内周部には、電磁鋼板
の積層体からなる固定子鉄心８と、この固定子鉄心８に
施された固定子コイル(図示してない)からなる固定子２
が焼バメ、或いは圧入などの方法で固定され、その内側
には、シャフト５と、このシャフト５に取付けられ、固
定子２の内周部に回転自在に支持れた回転子６とが設け
られており、このシャフト５は、エンドブラケット３
ａ、３ｂに夫々取付けられたベアリング４により支承さ
れている。

【０００６】そこで、これらのエンドブラケット３ａ、
３ｂを、図示のように、ハウジング１の両端面に嵌合さ
せ、図示してないボルトなどの固定具を用いて取付けて
やれば、固定子２の内周面と回転子６の外周面の間にエ
アギャップ１１が形成された状態で、誘導電動機が組立
られることになる。

【０００７】ここで、図では右側のシャフト５の端部に
は、負荷が結合されるようになっており、従って、エン
ドブラケット３ａとコイルエンド１０ａは負荷側にあ
り、エンドブラケット３ｂとコイルエンド１０ｂは反負
荷側にあり、この結果、負荷側のコイルエンド１０ａと
負荷側のエンドブラケット３ａの間には負荷側空間９ａ
が、そして反負荷側のコイルエンド１０ｂと反負荷側の
エンドブラケット３ｂの間には反負荷側空間９ｂが、夫
々形成されている。

【０００８】また、この従来技術では、回転子鉄心７に
軸方向に貫通する複数個の通風孔１２が設けてあり、さ
らに固定子鉄心８の外周面とハウジング１の間には、軸
方向に空気を通風させるための通風路２３が形成される
ようにしてある。

【０００９】次に、１３は外ファン、２４は内ファン
で、外ファン１３はブラケット３ｂの外側でシャフト５
に取付けられており、内ファン２４は負荷側空間９ａ内
に位置するようにしてシャフト５に取付けてある。

【００１０】そこで、回転子６が回転すると、内ファン
２４により、矢印Ａで示すように、負荷側空間９ａ→通
風路２３→反負荷側空間９ｂ→エアギャップ１１又は通
風孔１２→負荷側空間９ａの順にハウジング１内を流れ
る空気流が作り出され、これと並行して、外ファン１３
により、矢印Ｂで示すように、ハウジング１の外周面に
形成してある冷却フィン１６に沿って流れる冷却空気が
作り出されることになる。

【００１１】従って、この従来技術では、運転時に回転
子６とコイルエンド１０ａ、１０ｂから発生した熱は、
内ファン２４による循環空気流によりハウジング１に伝
達され、外ファン１３による冷却空気流によりハウジン
グ１から大気中に放出されるようになり、必要とする冷
却が得られるようになっている。

【００１２】そして、このとき、この従来技術では、通
風路２３を形成したので、ハウジング１の内面に沿って
循環する空気流が充分に得られることになり、この結
果、回転子６とコイルエンド１０ａ、１０ｂからハウジ
ング１への熱の伝達効率が向上し、良好な冷却機能が得
られるようになっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、固定
子で発生した熱の放散についての配慮が充分にされてい
るとは言えず、冷却効率向上の点で問題があり、且つ、
通風路の形成に伴う製造工程の複雑化についての配慮が
されておらず、コスト低減の点で問題があった。

【００１４】まず、従来技術では、特に図１０(b)から
明らかなように、冷却フィン１６がハウジング１の外周
面に、均一に設けられているのではなく、複数の群、つ
まり上下方向に向かう群Ｘ₁、Ｘ₂と、水平方向に向かう
群Ｙ₁、Ｙ₂とに分けられている。なお、これは、ダイキ
ャスト工法などを用いた場合での制約のためであること
は、既に説明した通りである。

【００１５】そして、この従来技術では、通風路２３の
位置が、冷却フィン１６の各群Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂が存
在する位置に合わせてあり、この結果、固定子鉄心８が
ハウジング１に直接接触している位置では、冷却フィン
１６の枚数が少なくなっていたり、存在していなかった
りしている。

【００１６】一方、固定子鉄心８からの熱は、主として
固定子鉄心８がハウジング１に直接接触している位置で
ハウジング１に伝達されるので、従来技術では、ハウジ
ング１の冷却フィン１６の枚数が少なくなっていたり、
存在していなかったりする部分に固定子鉄心８からの熱
が伝達されることになり、冷却フィンによる放熱が充分
に得られなくなって、冷却効率向上の点で問題があった
のである。

【００１７】次に、従来技術では、通風路２３の形成の
ため、図１１に示すように、固定子鉄心８の外周に突起
部１５を設けている。なお、１７はスロットである。

【００１８】しかして、この図１１に示すように、固定
子鉄心８に通風路形成用の突起部１５を設けると、電磁
鋼板から固定子鉄板を打抜く際に、突起部１５以外の溝
となる部分は不要となり、材料のムダが増えコスト高と
なってしまうのである。

【００１９】一方、この図１１に示すように、固定子鉄
心８の外周に突起部１５を設ける代りに、図１２に示す
ように、ハウジング１の内周側軸方向に通風路溝１４を
設ける方法が考えられる。

【００２０】しかしながら、この図１２に示すように、
ハウジング１の内周に通風路溝１４を設けるためには、
ハウジング１を鋳物やダイカストにより形成する場合、
予め通風路溝１４を設ける必要があり、型構造が複雑に
なる。

【００２１】一方、予め通風路２３を設けずに、機械加
工により通風路溝１４を設ける方法も考えられるが、こ
の場合は、作業工数が増え、削り取る材料も無駄にな
り、何れにしてもコスト高となる。

【００２２】また、鋼板によりハウジング１を形成する
場合でも、通風路溝１４を形成するためには、別途、突
起部１５ａを溶接する必要があり、やはり作業工数が増
えるばかりか、溶接によりハウジング１が変形する虞れ
も生じてしまう。

【００２３】本発明の目的は、簡単な構成で冷却性能の
向上が得られ、且つ、ハウジングの形成のために複雑な
形状の鋳型が不要で、機械加工や溶接作業を必要とせ
ず、充分にコストの低減が得られるようにした誘導電動
機を提供することにある。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、冷却フィン
を複数の群として備えたハウジングと、該ハウジングの
内周面と固定子鉄心の外周面との間に軸方向に貫通する
通風路とを備え、該通風路により内部空気の循環経路が
形成されるようにした閉鎖形自己通風冷却方式の誘導電
動機において、固定子鉄心の外周面に、回転子軸と平行
になった複数の溝部を設け、固定子鉄心を前ハウジング
内に固定したとき、その溝部により前記通風路が形成さ
れるようにし、この溝部により形成された通風路のハウ
ジングに対する位置が、その外周面に設けてある冷却フ
ィン群から円周方向に外れた位置を取るようにして達成
される。

【００２５】次に上記目的は、冷却フィンを複数の群と
して備えたハウジングと、該ハウジングの内周面と固定
子鉄心の外周面との間に軸方向に貫通する通風路とを備
え、該通風路により内部空気の循環経路が形成されるよ
うにした閉鎖形自己通風冷却方式の誘導電動機におい
て、固定子鉄心の外周面に、回転子軸と平行になった複
数の溝部を設け、固定子鉄心を前ハウジング内に固定し
たとき、その溝部により前記通風路が形成されるように
し、この溝部により形成された通風路のハウジングに対
する位置が、その外周面に設けてある冷却フィン群から
円周方向に外れた位置を取るようにすると共に、固定子
鉄心として、一方の側端に固定子巻線を収めるスロット
が形成され、他方の側端に前記通風路を形成するための
溝部が形成された帯状鉄板を、該スロットを有する側を
内側にし、スロットが対向するようにして巻き重ねて形
成したものを使用することによっても達成される。

【００２６】更に上記目的は、冷却フィンを複数の群と
して備えたハウジングと、該ハウジングの内周面と固定
子鉄心の外周面との間に軸方向に貫通する通風路とを備
え、該通風路により内部空気の循環経路が形成されるよ
うにした閉鎖形自己通風冷却方式の誘導電動機におい
て、固定子鉄心の外周面に、回転子軸と平行になった複
数の溝部を設け、固定子鉄心を前ハウジング内に固定し
たとき、その溝部により前記通風路が形成されるように
し、この溝部により形成された通風路のハウジングに対
する位置が、その外周面に設けてある冷却フィン群から
円周方向に外れた位置を取るようにすると共に、前記固
定子鉄心として、周方向に少なくとも２個の偶数個に分
割された固定子鉄心の組み合わせで形成され、これら分
割された固定子鉄心の外周部までの径方向の寸法を交互
に変えることにより、前記通風路が形成されるようにし
たものを使用することによっても達成される。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明による誘導電動機に
ついて、図示の実施形態例により詳細に説明する。図１
は、本発明の一実施形態で、この実施形態が、図１０で
説明した従来技術と異なる点は、回転子鉄心８の突起部
１５の、ハウジング１の外側に形成してある冷却フィン
群Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂に対する位置が異なっている点に
あり、その他の構成は、従来技術と同じである。

【００２８】すなわち、まず従来技術では、特に図１０
(a)から明らかなように、回転子鉄心８は、その突起部
１５が夫々ハウジング１の外側に形成してある冷却フィ
ン群Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂の内側か円周方向に外され、通
風路２３が一致するようにして、ハウジング１に固定し
てあるが、この図１の実施形態では、固定子鉄心８の外
周部にある突起部１５が夫々冷却フィン群Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ
₁、Ｙ₂の内側に一致するように位置決めされ、これら突
起部１５の間に形成される通風路２３が、冷却フィン群
Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂の内側から円周方向に外されている
のであり、その他の構成には、基本的には差は無いので
ある。

【００２９】次に、図２は、この図１の実施形態による
誘導電動機において、固定子鉄心８からハウジング１へ
の熱の流れを矢印Ｂで示したもので、この図２から明ら
かなように、固定子コイルや固定子鉄心８で損失のため
に発生した熱は、突起部１５からハウジング１に伝達さ
れるが、このとき、突起部１５がハウジング１に接触し
ている部分は夫々冷却フィン群Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂の内
側に一致させてある。

【００３０】従って、このときの熱の伝達経路は、矢印
Ｂに示すように、空気よりも遥かに熱伝達が良好な固定
子鉄心８の突起部(鉄板)１５を通り、ここから直接、ハ
ウジング１の冷却フィン１６が集中している冷却フィン
群Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂に至る経路となり、この結果、こ
れら冷却フィン群Ｘ₁、Ｘ₂、Ｙ₁、Ｙ₂による広い放熱面
積による高い放熱機能が充分に活かされ、固定子につい
ても、充分に効率的な冷却を得ることができる。

【００３１】次に、本発明による誘導電動機における固
定子鉄心の実施形態について説明する。まず、図３と図
４は、本発明における固定子鉄心８の一実施形態で、こ
の実施形態では、予め図３(a)、(b)に示す形状に、電磁
鋼板から打ち抜いた鉄板２１ａと鉄板２１ｂを用意す
る。

【００３２】そして、これらを積層して分割鉄心２２
ａ、２２ｂとした上で、図４に示すように、これら分割
鉄心２２ａ、２２ｂを円周方向に８個、組み合わせて固
定子鉄心８を構成したものであるが、このとき、図示の
ように、鉄板２１ａの外周部の径方向寸法Ｄ_aを、鉄板
２１ｂの外周部の径方向寸法Ｄ_bよりも大きくしてお
き、これにより分割鉄心２２ａの外周部にだけ突起部１
５が形成されるようにしてある。

【００３３】そして、これら鉄板２１ａ、２１ｂの夫々
の積層体からなる分割鉄心２２ａ、２２ｂを、図４に示
すように、交互に組み合わせ、図１に示した固定子鉄心
８としてハウジング１に挿入、固定することにより、分
割鉄心２２ｂの外周部が通風路２３を形成するようにし
たものである。

【００３４】従って、この図３、図４に示した実施形態
によれば、図５(a)、(b)に示すように、鉄板２１ａにつ
いては、この鉄板２１ａの外周部の径方向寸法Ｄ_aを考
慮した幅寸法Ｗａの帯状電磁鋼板２５から夫々順次打ち
抜いて作成し、鉄板２１ｂの場合は、この鉄板２１ｂの
外周部の径方向寸法Ｄ_bを考慮幅寸法Ｗｂの帯状鋼板２
６から、同じくそれぞれ順次打ち抜いて作成することが
でき、この結果、不要な鉄板残部が殆ど生じないような
材料取りができるので、コストの削減を容易に得ること
ができる。

【００３５】次に、図６、図７は、固定子鉄心の他の実
施形態で、この実施形態による固定子鉄心８は、まず図
６に示すように、予め一方の側に固定子スロット１７
が、そして他方の側には、通風路形成用の突起部１５
が、夫々打抜き形成された帯状固定子鉄板１９を用意す
る。

【００３６】このとき、図６での寸法Ｗ_cは、図３(a)で
の寸法Ｄ_aにほぼ等しく、同じく図６での寸法Ｗ_dは、図
３(b)での寸法Ｄ_bにほぼ等しくなる。そして、この帯状
固定子鉄板１９を、図７に示すように、所定の径で平に
巻き重ねて積層することにより、外形部に突起部１５を
有する固定子鉄心８が得られるようにしたものである。

【００３７】従って、この図６、図７の実施形態によれ
ば、図８に示すように、幅寸法Ｗ_eとして、Ｗ_e＝Ｗ_c＋
Ｗ_dの関係にある帯状電磁鋼板２６を用意し、各帯状固
定子鉄板１９を背中合わせにし、突起部１５が入れ違う
ようにして、この帯状電磁鋼板２６から２本の帯状固定
子鉄板１９を打ち抜いてやれば、極く僅かの鉄板残部２
０が生じるだけで、鉄板残部が殆ど生じないような材料
取りが可能になり、コストの削減を容易に得ることがで
きる。

【００３８】なお、この図８では、鉄板残部２０が生じ
る場合について示しているが、突起部１５の幅寸法を選
ぶことにより、この鉄板残部２０についても、殆ど生じ
ないようにすることができるのは、言うまでもない。

【００３９】ところで、図１の実施形態では、突起部１
５の個数と冷却フィン１６の群数が同一の場合について
示したが、本発明は、例えば、図９に示すように、固定
子鉄心８の外周にある突起部１５の個数と、冷却フィン
１６の群数とが異なり、突起部１５の全てが冷却フィン
群の位置に一致していない場合でも有効である。

【００４０】すなわち、本発明の実施形態としては、固
定子鉄心８の外周にある突起部１５の少なくとも１個で
も冷却フィン群の位置に一致していればよく、これによ
り充分に冷却性能を向上することができるものであり、
従って、この図９も本発明の実施形態である。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、固定子鉄心外周の突起
部とハウジングの冷却フィン群との位置を、少なくとも
１個所、一致させるという簡単な構成により、容易に誘
導電動機の冷却性能を向上することができ、この結果、
誘導電動機の小型化、軽量化を一層進めることができ
る。

【００４２】また、本発明によれば、固定子鉄心を、分
割鉄心構成にしたり、巻き鉄心構成にすることにより、
材料のムダを省くことができ、低コストで誘導電動機の
冷却性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による誘導電動機の一実施形態を示す断
面図である。

【図２】本発明による誘導電動機の一実施形態における
熱の伝達経路の説明図である。

【図３】本発明による誘導電動機の分割形固定子鉄心の
一実施形態における鉄板の説明図である。

【図４】本発明による誘導電動機の分割形固定子鉄心の
一実施形態を示す説明図である。

【図５】本発明による誘導電動機の分割形固定子鉄心の
一実施形態における鉄板の打抜き方法の一例を示す説明
図である。

【図６】本発明による誘導電動機の巻き形固定子鉄心の
一実施形態における鉄板の説明図である。

【図７】本発明による誘導電動機の巻き形固定子鉄心の
一実施形態を示す説明図である。

【図８】本発明による誘導電動機の巻き形固定子鉄心の
一実施形態における鉄板の打抜き方法の一例を示す説明
図である。

【図９】本発明による誘導電動機の他の一実施形態を示
す断面図である。

【図１０】誘導電動機の従来例を示す説明図である。

【図１１】誘導電動機の従来例における固定子鉄心の正
面図である。

【図１２】誘導電動機の従来例におけるハウジングの断
面図である。

【符号の説明】

１ハウジング２固定子３ａ負荷側のエンドブラケット３ｂ反負荷側のエンドブラケット４ベアリング５シャフト６回転子７回転子鉄心８固定子鉄心９ａ負荷側空間９ｂ反負荷側空間１０ａ負荷側コイルエンド１０ｂ反負荷側コイルエンド１１エアギャップ１２通風孔１３外ファン１５突起部１６冷却フィン１７固定子スロット１９帯状固定子鉄板２０鉄板打抜き残部２１ａ鉄板（突起部有り）２１ｂ鉄板（突起部無し）２２ａ分割鉄心（突起部有り）２２ｂ分割鉄心（突起部無し）２３通風路２４内ファン矢印Ａ内部空気の流れ矢印Ｂ熱の流れ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者関根昭裕千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内 (72)発明者須川英一郎千葉県習志野市東習志野７丁目１番１号株式会社日立製作所産業機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷却フィンを複数の群として備えたハウ
ジングと、該ハウジングの内周面と固定子鉄心の外周面
との間に軸方向に貫通する通風路とを備え、該通風路に
より内部空気の循環経路が形成されるようにした閉鎖形
自己通風冷却方式の誘導電動機において、前記固定子鉄心の外周面に、回転子軸と平行になった複
数の溝部を設け、該固定子鉄心を前ハウジング内に固定
したとき、前記溝部により前記通風路が形成されると共
に、この溝部により形成された通風路の前記ハウジングに対
する位置が、その外周面に設けてある前記冷却フィン群
から円周方向に外れた位置を取るように構成したことを
特徴とする誘導電動機。
【請求項２】冷却フィンを複数の群として備えたハウ
ジングと、該ハウジングの内周面と固定子鉄心の外周面
との間に軸方向に貫通する通風路とを備え、該通風路に
より内部空気の循環経路が形成されるようにした閉鎖形
自己通風冷却方式の誘導電動機において、前記固定子鉄心の外周面に、回転子軸と平行になった複
数の溝部を設け、該固定子鉄心を前ハウジング内に固定
したとき、前記溝部により前記通風路が形成されると共
に、この溝部により形成された通風路の前記ハウジングに対
する位置が、その外周面に設けてある前記冷却フィン群
から円周方向に外れた位置を取るようにし、前記固定子鉄心が、一方の側端に固定子巻線を収めるス
ロットが形成され、他方の側端に前記通風路を形成する
ための溝部が形成された帯状鉄板を、該スロットを有す
る側を内側にし、スロットが対向するようにして巻き重
ねて形成されていることを特徴とする誘導電動機。
【請求項３】冷却フィンを複数の群として備えたハウ
ジングと、該ハウジングの内周面と固定子鉄心の外周面
との間に軸方向に貫通する通風路とを備え、該通風路に
より内部空気の循環経路が形成されるようにした閉鎖形
自己通風冷却方式の誘導電動機において、前記固定子鉄心の外周面に、回転子軸と平行になった複
数の溝部を設け、該固定子鉄心を前ハウジング内に固定
したとき、前記溝部により前記通風路が形成されると共
に、この溝部により形成された通風路の前記ハウジングに対
する位置が、その外周面に設けてある前記冷却フィン群
から円周方向に外れた位置を取るようにし、前記固定子鉄心が、周方向に少なくとも２個の偶数個に
分割された固定子鉄心の組み合わせで形成され、これら分割された固定子鉄心の外周部までの径方向の寸
法を交互に変えることにより、前記通風路が形成されて
いることを特徴とする誘導電動機。