JPS59220046A - かご形誘導電動機の回転子 - Google Patents

かご形誘導電動機の回転子

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Publication number
JPS59220046A
JPS59220046A JP9370183A JP9370183A JPS59220046A JP S59220046 A JPS59220046 A JP S59220046A JP 9370183 A JP9370183 A JP 9370183A JP 9370183 A JP9370183 A JP 9370183A JP S59220046 A JPS59220046 A JP S59220046A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
core
cooling air
duct
rotor core
Prior art date
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Pending
Application number
JP9370183A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinao Baba
馬場 良直
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9370183A priority Critical patent/JPS59220046A/ja
Publication of JPS59220046A publication Critical patent/JPS59220046A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/32Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Motor Or Generator Cooling System (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は回転子鉄心の内部に冷却風用ダクトを設けたか
ご形誘導電動機の回転子に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
一般にかご形回転子を用いたかご形誘導電動機は、従来
より産業機械の分野で広く用いられてい石。最近では電
気′車両の分野においても、車両に搭載可能な交流可変
速電源(車両用VVVFインバータ主回路電源)が開発
されたことによ)、駆動用主電動機として従来の直流電
動機に代多かご形誘導電動機を用いることが、保守点検
の容易さおよび電力回生効率に優れ省エネルギー効果が
高いことから注目されつつある。
しかして、かご形誘導電動機に用いるかご形回転子は、
回転子鉄心の外周部に軸方向に沿い回転子巻線であるロ
ータバーを設けたものであるが、この回転子では電動機
の回転駆動時にロータバーに電流が流れることによシロ
ータバーと鉄心に銅損および鉄損が生じジュール熱が発
生する。そこで、この発熱による回転子への悪影響を防
止するために回転子を冷却する方式として、回転子鉄心
の内部に冷却風用ダクトを形成し、回転子の回転時にこ
のダクトに冷却風を流して熱を発散させ冷却を行なう構
造が一般的に採用されている。
第1図は前記の冷却方式を採用した従来のかご形回転子
を示している。図中1は両端部が電動機ケース(図示せ
ず)に支承された回転軸、2は回転軸1に固定して設け
られ多数の鋼板を積層して構成した回転子鉄心、3およ
び4は回転軸1に固定されて回転子鉄心2の両端部を押
える環状の鉄心押え、5は銅合金からなるロータバーで
、とのロータバーは回転子鉄心2の外周部の円周方向に
間隔を存した複数個所に鉄心軸方向に沿い形成した溝6
11’C納めて鉄心軸方向に貫通して設けられている。
図中7は回転子鉄心2から突出したロータバー5の両端
部に接続するエンドリング(短絡環)である。回転子鉄
心2の内周部の円周方向に間隔した複数個所には、鉄心
両端面間を軸方向に沿って貫通するスラストダクト8が
夫々形成しである。一方の鉄心押え3には回転子鉄心2
の一端面で開口する各スラストダクト8の開口に対向し
て複数の冷却風人口9が夫々形成され、且つ他方の鉄心
押え4には鉄心2の他端面で開口する各戊うストダクト
80開口に対向して冷却風出口10が夫々形成しである
。回転子鉄心2の他端側方にはファン11が回転軸1に
取付けて設けである。
この回転子は電動機ケースの内部に設けられる。
そして、電動機の駆動時に固定子巻線(図示せず)に三
相交流を印加して回転磁界をつくると、ロータ・々−5
に電流が流れ回転子全体が回転する。この時、ロータバ
ー5および回転子鉄心2に熱が生じる。一方、回転子の
回転と一緒に回転軸1に取付けたファン1ノが回転する
このため、回転子鉄心2の他端側方が負圧となるので、
電動機ケース内の空気が冷却風となって鉄心押え3の冷
却風入口9から回転子鉄心2のスラストダクト8内に取
入られ、さらにスラストダクト8内を鉄心軸方向に沿っ
て流れ、鉄心押え4の冷却風出口10から排出される。
ここで、冷却風がスラストダクト8内を流れながら回転
子鉄心2およびロータバー5の熱を奪って冷却を行なう
a−タパー5の銅損による発熱は回転子鉄心20発熱よ
りも多く、従来の回転子におけるロータバー5の軸方向
の温度分布は第2図の線図で示す通電である。この温度
分布によればo −タパー5の冷却風排出側端部の温度
が高くなっている。これは、スラストダクト8の冷却風
入口付近では冷却風の温度が低く回転子鉄心2を充分冷
却することができるが、冷却風がスラストダクト8内を
流れる過程で回転子の熱を吸収するので、冷却風出口付
近では冷却風の温度が可成)上昇して回転子鉄心2およ
びロータバー5を充分冷却することができなくなるとい
う理由によるものである。しかも、ロータバー5は冷却
風で直接冷却せず回転子鉄心2を介して間接的に冷却す
るので冷却効率が悪い。従って、ロータバー5の温度上
昇が大きく、場合によっては温度上昇限界値を越えるこ
ともある。o −タパー5の温度上昇が大きいと、ロー
タバー5の熱変形や回転子の熱膨張、さらには軸受部の
温度上昇などの悪影響が生じる。
これに対してスラストダクト8をロータバー5に接近し
た位置に形成してロータバー5への冷却効果を高めるこ
とが考えられるが、鉄心押え3,4、ロータバー5およ
びエンドリング7の位置関係によ)、スラストダクト8
をロータバー5に接近させて形成することばできない。
また、スラストダクト8における冷却風の通風量を増大
させるために、ダクト数あるいはダクト断面積を大きく
することが考えられるが、この場合には回転子鉄心2に
おいて軸方向に沿うスラストダクトの断面積の占める割
合が増大して、回転子鉄心2を軸方向に通る磁気回路の
断面積が減少し磁気抵抗が増大するので、磁気特性に悪
影響を与える。
このように従来のかご形誘導電動機におけ′る回転子は
、回転子鉄心に軸方向に貫通するスラストダクトを形成
し、このスラストダクトを流れる冷却風により鉄心とロ
ータバーを冷却しているので、ロータバーに対する良好
な冷却が行なえず、この問題の解決が要望されていた。
そして、電気車両に設けようとするかご形誘導電動機に
おいても、同様に回転子の冷却向上が要望されていた。
〔発明の目的〕
クトを用いてロータバーを良好に冷却することができ、
ロータバーの温度上昇による熱的悪影響を防止したかご
形訪導電動機の回転子を提供するものである。
〔発明の概要〕
本発明のかご形誘導冠動機における回転子は、回転子鉄
心にその冷却、@取入側端面から鉄心軸方向に延び且つ
冷却風排出側端面まで貫通せずその手前の鉄心内部で終
るスラストダクト端部成し、鉄心の冷却風排出側端部に
はスラストダクト端部から鉄心外周面まで鉄心径方向に
沿いラジアルダクトを形成して、ラジアルダクトを流れ
る冷却風で回転子鉄心とロータバーの冷却風排出側端部
を冷却するものである。
〔発明の実施例〕
以下本発明を図面で示す実施例について説明する。
本発明の一実施例を第3図ないし第7図について説明す
る。第3図は回転子め構造を示し、この図面において第
1図と同一部分は同一符号を付しである。すなわち、図
中1は回転軸、2は回転子鉄心、3および4は鉄心押え
、5はa−タパー、6は回転子鉄心2の溝、7はエンド
リング、1ノはファンである。回転子鉄心2の内周部に
おける円周方向に間隔を存した複数個所には、冷却風取
入側端面(図示右端面)から冷却風排出側端部(図示左
端部)まで鉄心軸方向に沿いスラストダクト12が夫々
形成しである@このスラストダクト12はその一端が回
転子鉄心2の冷却風取入側端面で開口するとともに、他
端が回転子鉄心2の冷却風取入側端面寸で到らずその手
前の個所の鉄心内部で終っている。回転子鉄心2の冷却
風排出側端部における各スラストダクト12に対向した
複数個所には、スラストダクト12の開口から鉄心外周
面にわたって鉄心怪力[茅祐いラジアルダクト13が夫
々形成しである。このラジアルダクト13はスラストダ
クト12に連通するとともに、鉄心外周面で開口する。
ラジアルダクト13の長さはラジアルダクト13と回転
子鉄心3の冷却風邪ト出側端面との間の擾さよシも犬で
ある。ラジアルダクト13の開口部分には、回転子鉄心
2の溝6に納めたロータノぐ−5の一部が露出した状態
で位置する。なお、回転子鉄心2の冷却風排出側端部に
おけるラジアルダクト13と鉄心端面との間の部分は、
スラストダクト12が開口しないので閉塞されている。
このユうな回転子鉄心2は、第4図ないし第6図で示す
鋼板14゜15.16を積層して構成される。すなわち
、第4図で示す鋼板14は内周部に一周方向に並べて複
数個のスラストダクト用の孔17を形成したものである
。この鋼板14を多数枚積層すルコトによシ、スラスト
ダクト12を有する回転子鉄心2のA部を構成し、鋼板
14の各孔17’rMi合せて各スラストダクト12を
形成する。第5図で示す鋼板15はその一側面に複数の
間隔片18を放射状に並べて取付けたものである。この
鋼板16はラジアルダクト13を有する回転子鉄心2の
B部を構成するもので、A部の端面側に間隔片18を介
して1枚配置し、各間隔片18で仕切られた鉄心A部端
面と鋼板16との間の空間で各ラジアルダクト13を形
成する。第6図で示す鋼板16は鋼板15に隣接して複
数枚積層することによシ、回転子鉄心2のC部すなわち
冷却風排出側端部の閉塞された部分を構成する。なお、
各鋼板14〜16の中央部には回転軸1に挿通する孔1
9が夫々形成され、外周部には夫々円周方向に並べて複
数の溝用切欠き部20が形成してあシ、この切欠き部2
0は鋼板14〜16を積層した時にロータバーtを納め
る谷溝6を形成する。また、鉄心押え3には回転子鉄心
2の冷却風取入側端面のスライドダクト12の開口に対
向した複数個所に夫々冷却風入口9が形成しである。冷
却風出口は回転子鉄心2の外周面に位置するラジアルダ
クト13の開口となる。鉄心押え4には従来の冷却風出
口が形成され寿い。
しかして、このように構成した回転子を誘導電動機の駆
動時に回転させると、ファン11が回転することによシ
ミ動機ケース内の空気が冷却風として鉄心押え3の冷却
風人口9を介して回転子鉄心2の冷却風取入側端面より
スラストダクト12に入シ、スラストダクト12内を冷
却風排出端部側へ流れてその端部で方向を変えてラジア
ルダクト13に入り、さらにラジアルダクト13内を流
れて回転子鉄心2の外周面の開口より外部へ流出する。
そして、冷却風は温度の低い状態でスラストダクト12
を流れることにより、回転子鉄心2とロータパー5の冷
却風取入側端部および中央部を良好に冷却する。
また、冷却風はラジアルダク) 13f:流れる時に、
回転子鉄心2とロータパー5の冷却風排出側端部を冷却
する。ここで、冷却風は回転子鉄心2の半径方向に沿っ
て鉄心横断面に接触しながら、犬なる冷却面積をもって
回転子鉄心2を冷却する。このため、冷却風により回転
子鉄心2を良好にできるとともに、回転子鉄心2を介し
てロータパー5も良好に冷却できる。しかも、冷却風は
ラジアルダクト13に露出するa−タパ−5に直接接触
するので、ロータパー5に対する冷却効果がさらに大き
くなる。従って、冷も、回転子鉄心2とロータパー5の
冷却風排出側端部を従来に比して犬なる冷却効果をもっ
て良好に冷却できる。このため、ロータパー5の温度上
昇を限界値以内の低いレベルに抑え、ロータパー5の温
度上昇による回転子および他の個所への熱的悪影響を防
止できる。第7図はa−タバー5における従来と本発明
の軸方向の温度分布の比較を示す線図である。この線図
によれば本発明(X線で示す、、)の場合は、従来(Y
線で示す、、)に比して、ロータパー5の冷却風排出側
端部の温度が低いことが判る。
また、本発明においては回転子鉄心2にその軸方向に沿
って形成するスラストダクトはスラストダクト12のみ
であυ、回転子鉄心2の断面積においてスラストダクト
の断面積が占める割合が従来と同じである。すなわち、
回転子鉄心2の断面積におけるスラストダクトの断面積
の割合をバ9犬させることなく、回転子鉄心2とロータ
パー3に対する冷却効果を向上できる。
従って、回転子鉄心2においてスラストダクトの断面積
増大に伴う磁気回路の断面積の減少を防止できる。
なお、ラジアルダクト13は回転子鉄心2の軸方向に沿
って形成される磁気回路の一部を切断するエアギャップ
を形成するだけのものであるから、磁気回路そのものの
形成を不能とするスラストダクトを増大させる場合に比
して、ラジアルダクト13による磁気回路の抵抗は大変
小さく、回転子の動作に与える悪影響も小さい。
さらに、回転子鉄心2の冷却風排出側端面部分はスラス
トダクトが形成されず磁気回路として利用できるので、
鉄心2次側の磁気飽和度を下げることができる。
第8図は他の実施例を示すものである。この実施例では
回転子鉄心2にラジアルダクト13を鉄心軸方向に間隔
を存して2列に並べて形成したもので、スラストダクト
12を流れてた冷却風を各ラジアルダクト13.13に
分けて流すことによシ、回転子鉄心2とロータパー5の
冷却をさらに良好に行なうことができる。
第9図は異なる他の実施例を示すものである。
この実施例は回転子鉄心2に小径のスラストダクト12
を鉄心径方向に間隔を存して2列に並べて形成したもの
である。この実施例におけるスラストダクト12の断面
積の総和は、第3図で示すスラストダクト12の断面積
の総和と等しいか、あるいはそれよシ小さなものである
〔発明の効果〕
本発明のかご形銹導電動機の回転子は以上説明したよう
に、回転子鉄心における磁気回路断面積を減少させるこ
となくすなわち磁気特性に悪影響を与えることなく、回
転子鉄心に形成した冷却風ダクトを通る冷却風による回
転子鉄心とロータパーへの冷却効果を向上させ、ロータ
パーの温度上昇を低く抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
パーの温度分布を示す線図、第3図外いし第7図は本発
明の一実施例を示すもので、第3図は回転子を示す縦断
面図、第4図ないし第6図は布を示す線図、第8図およ
び第9図は夫々互いに異なる他の実施例を示す回転♀喉
断面図である0 1・・・回転軸、2・・・回転子鉄心、3,4・・・鉄
心弁え、5・・・ロータパー、6−・・溝、7・・・エ
ンドリング、8・・・スラストダクト、9・・・冷却風
入口、10・・・冷却風出口、11・・・ファン、12
・・・スラストダクト、13・・・ラジアルダクト、1
4〜16・・・鋼板、17・・・孔、18・・・間隔片
、19・・・孔、20・・・切欠き部。 第 1 図 第2図 第3図 5

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 回転子鉄心の外周部にロータバーを設けた回転子におい
    て、前記回転子鉄心の内部に、冷却風取入側端面から冷
    却風排出側端部に〃け1鉄心軸方向に沿い冷却風用スラ
    ストダクトを形成し、且つ前記回転子鉄心の前記冷却風
    排出側端クトを形成したことを特徴とするかご形誘導電
    動機の回転子。
JP9370183A 1983-05-27 1983-05-27 かご形誘導電動機の回転子 Pending JPS59220046A (ja)

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JP9370183A JPS59220046A (ja) 1983-05-27 1983-05-27 かご形誘導電動機の回転子

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JP9370183A JPS59220046A (ja) 1983-05-27 1983-05-27 かご形誘導電動機の回転子

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ID=14089702

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JP9370183A Pending JPS59220046A (ja) 1983-05-27 1983-05-27 かご形誘導電動機の回転子

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1050949A1 (en) * 1998-01-21 2000-11-08 Hitachi, Ltd. Motor
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CN104702010A (zh) * 2013-12-06 2015-06-10 东芝三菱电机产业系统株式会社 旋转电机的转子

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