JPH0213546B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は冷却を良好にした回転電機の回転子に
関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、回転電機の回転子、特に一次電圧制御に
より、すべりが大きい状態で使用されるものは、
運転時、二次側銅損、二次側鉄損等により、非常
に多く発熱し、必要に応じ回転子を通風強制冷却
することがある。このことは、二次側銅損がすべ
りに比例し増大する為である。この場合、二次導
体（回転子巻線のことで一般にかご巻線が使用さ
れ、回転子導体とも称される）を効率よく冷却す
る必要がある。その方法はいくつか有るが、一般
的には回転子を冷却させる為に回転子鉄心に多く
の軸方向通風穴を設け、風を通り易くしている。
この場合、通風穴が、回転電機の電磁気特性に悪
影響を及ぼさないことが望ましい。また回転子冷
却に際し、従来固定子側への熱影響を多分に重視
していたが、特にすべりの大きい一次電圧制御電
動機では、回転軸を支承する軸受に対する熱影響
も十分考慮する必要がある。

従来の回転電機の回転子構造の一例について第
１図を参照して説明する。第１図は回転子の横断
面を示す。第１図において、１は薄鉄板を円筒状
に積層した回転子鉄心、２は軸方向に貫通し、円
周方向に複数個設けられた導体用スロツト、３は
軸穴部、４はスロツト２の外側に設けられ、軸方
向に貫通した外側通風穴、５はスロツト２の内側
に設けられ、軸方向に貫通した内側通風穴、６は
回転子導体、７は回転軸、８はチツプ部である。

回転子電流は回転子スロツト２の中のダイキヤ
ストされた導体６を流れ、通風穴４，５には冷却
用の風又は冷媒が通過する。回転子鉄心１は薄鉄
板を積層し、回転子導体６をダイキヤストした
後、回転軸７に嵌着後、回転子鉄心１外周を図示
しない固定子と所定の空隙を持たすために切削し
ている。この場合、電磁特性上、外側通風穴４の
外側のチツプ８を極力薄くする必要がある。

しかし、回転子鉄心１外周は所定の直径寸法に
するために切削するのであるから、チツプ８を極
端に薄くはできないし、またチツプ８をなくして
開口してしまうと、切削の際にバイトがぶつかつ
て、切削がうまくできなくなるので、チツプ８を
なくすこともできない。そしてこのチツプ８が存
在するために、回転子導体６と鎖交すべき磁束
が、このチツプ８を通過して固定子に戻るため
に、電動機の特性が悪化するという、不具合があ
つた。また冷却上でも、このチツプ８が存在する
ために、風または冷媒が十分通過することができ
ず、十分に回転子が冷却できないという不具合が
あつた。また、このために高温になつた回転子鉄
心１から軸受に熱が伝わり、軸受の温度が規定以
上に上昇するという不具合があつた。

〔発明の目的〕

本発明は電磁気的、冷却性能的に優れた回転電
機の回転子を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明においては、薄鉄板を積層した円筒状回
転子鉄心の外周近辺に複数個の軸方向導体用スロ
ツトを設けて、これに回転子導体を装着し、回転
子鉄心は回転軸に嵌着し、回転軸の両端は軸受で
回転自在に支承した回転電機の回転子において、
回転子鉄心を構成する薄鉄板の外周に旋削代を付
けず、回転子導体より外側の回転子鉄心部に外周
側に開口部を有する軸方向通風穴を設けることに
より、電磁気的冷却性能的に優れたものとする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について、第２図およ
び第３図を参照して説明する。第２図はその実施
例の横断面図、第３図はその実施例の縦断面図で
あり、第１図と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。９は回転子導体のエンドリング部
１０，１１は放熱円板であつて、それぞれその接
近した位置にある軸受１２の外径より大きくして
あつて、回転軸７に嵌着してある。１３は外側通
風路４の外周側にスリツトとして設けた開口部で
ある。

この回転子を製造するにはノンカツト製造技術
を採用することにより可能としたものである。回
転子鉄心１の薄鉄板の抜型に最終的な回転子鉄心
１横断面形状を決定し、回転子組立後、特に外周
旋削を行なわないようにしてある。従つて、回転
子鉄心１を構成する薄鉄板に外周には旋削代を付
けず、外側通風路４の外周側に開口部を設けてあ
る。

次に作用につてい説明する。

ノンカツト製造技術を採用することにより、回
転子鉄心１用薄鉄板を抜型で打抜いて製造したか
ら、外側通風路４の外周側に開口部１３を簡単に
設けることができる。そして、ノンカツト製造で
あるから、加工上の製品の強度が弱くなるという
問題がなくなる。そして回転子導体６の外周側が
外側通風路４およびスリツト状開口部１３になつ
ているために、この部分の磁気抵抗が高く、固定
子からの磁束が開口部１３を通過せずに、回転子
導体６と鎖交する磁束が増加するために、回転電
機の特性が改善される。また回転子の回転中には
スリツト状開口部１３が存在するために、通風用
の外側通風路４内が負圧となり、強制通風を行な
う場合、通風抵抗が少なくなり、外側通風路４で
の冷却性能が向上する。従つて、スリツト状開口
部１３を設けたことにより、回転子鉄心１外周側
付近の冷却特性は相乗的に良くなる。

又、軸受１２外径より大径の放熱円板１０，１
１を設けることにより、強制冷却の場合、回転軸
７から放熱円板１０，１１を通り放熱され、か
つ、回転子鉄心１から軸受１２への輻射熱を防ぐ
ことにより、軸受１２の温度低下は相乗的に良く
なる。軸受１２温度低減に対し、その効果の一例
を第４図に示す。具体的に説明すると第２図、第
３図の通風穴４，５なしを基本形とし、その時の
軸受温度を１とすると、上下通風穴４，５を第１
図の形状で設けた場合、理論上、回転子部の通風
抵抗は1/10以下、冷却性能で３〜４倍程度となる
が、実際は通風抵抗は1/5以上、冷却性能で２倍
以下である。又、軸受温度は15％以上低減され
る。次に第２図、第３図のようにスリツト状開口
部１３を設けた場合、回転子部通風抵抗は1/5以
下となり、冷却性能でも２倍以上となり、軸受１
２温度はさらに５％以上下がる。さらに放熱円板
１０，１１を入れた場合、軸受温度は若干程度下
がるが、それ以上に、従来、軸受１２の内、外輪
の温度差が多かつた状態が、比較的少なくなり、
本実施例では温度差は10％程度少なくなつた。従
つて軸受隙間の管理容易になる等の効果を生じて
いる。さらに電磁気特性を安定させる為のスロツ
トスキユー付けが、スリツト状開口部１３存在の
ため、回転子鉄心１外径側で容易に行なえるよう
になつた。

尚、上記実施例では、かご形回転子について述
べているが、回転子形状に関し、外周部にスリツ
ト状でなくても開口部を有する通風穴を施したも
のであれば、穴の目的、形状、導体スロツト形
状、スロツト数等により、本発明の要旨が変わる
ものではない。また放熱円板に関し、材質、板厚
等は鋼板のほかにアルミニウムや銅を適宜厚さに
選択できる等、種々変形して実施できることは勿
論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、外側通
風穴の外周側に開口部を設けたことにより、電磁
気特性を改善するほかに、回転子の冷却特性が改
善され、また放熱円板を回転子鉄心と軸受との間
に介在させた場合は、軸受の温度低減も大幅に改
善される等、性能の優れた回転電機の回転子が提
供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の回転電機の回転子の横断面図、
第２図は本発明の回転電機の回転子の一実施例を
示す横断面図、第３図は第２図の縦断面図、第４
図は各種回転子構造に対する軸受温度の低減状態
を示すグラフである。 １……回転子鉄心、２……スロツト、３……軸
穴部、４……外側通風穴、５……内側通風穴、６
……回転子導体、７……回転軸、１０，１１……
放熱円板、１２……軸受、１３……開口部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 薄鉄板を積層した円筒状回転子鉄心の外周近
   辺に複数個の軸方向導体用スロツトを設けて、こ
   れに回転子導体を装着し、回転子鉄心は回転軸に
   嵌着し、回転軸の両端は軸受で回転自在に支承し
   た回転電機の回転子において、回転子鉄心を構成
   する薄鉄板の外周に旋削代を付けず、回転子導体
   より外側の回転子鉄心部に外周側に開口部を有す
   る軸方向通風穴を設けたことを特徴とする回転電
   機の回転子。 ２ 通風穴は各回転子導体の外側にそれぞれ設
   け、又、回転子導体の内径側にも軸方向通風穴を
   設け、回転子鉄心と軸受との間にて、軸受外径よ
   り大きな放熱円板を回転軸に装着したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の回転電機の回
   転子。