JPH03117337A - ステータに熱スパイク部を有する電気モータ - Google Patents

ステータに熱スパイク部を有する電気モータ

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JPH03117337A
JPH03117337A JP2168158A JP16815890A JPH03117337A JP H03117337 A JPH03117337 A JP H03117337A JP 2168158 A JP2168158 A JP 2168158A JP 16815890 A JP16815890 A JP 16815890A JP H03117337 A JPH03117337 A JP H03117337A
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stator
winding
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movable
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JP2168158A
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Bernard P Overton
バーナード　ピー、オーバートン
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Kollmorgen Technologies Corp
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H02K1/165—Shape, form or location of the slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
    • H02K9/22—Arrangements for cooling or ventilating by solid heat conducting material embedded in, or arranged in contact with, the stator or rotor, e.g. heat bridges
    • H02K9/223—Heat bridges

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  • Power Engineering (AREA)
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  • Motor Or Generator Frames (AREA)
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  • Windings For Motors And Generators (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】 産業上の利用分野 本発明は、電気モータ内の熱伝達機構に関し、より特定
すれば、巻線からモータハウジングへの熱伝達機構に関
するものである。
発明の背景 電気モータ設計においては、ステータが大面積スロット
（スロット幅がそのスロットの半径方向の長さ、すなわ
ち深さより大きいもの）を有することがしばしば要求さ
れる。第４図には通常の溝付−熱スパイク部なしのステ
ータが示されている。このステータ構造は珪素鋼の成層
体からなる円筒状外殻（４０）を含んでいる。この外殻
、すなわちシェルはモータの外側背支鉄構造を提供する
ものである。図示のステータは６条の歯（４２）、した
がって６条のスロット（４４）を有する。この６条のス
テータ歯（４２）はステータシェル（４０）の円周に沿
って均等に間隔配置されている。ステータ歯（４２）は
ステータシェルから内向き半径方向に突出している。ス
テータ歯（４２）は等間隔であるため、それらはほぼ等
しい面積の６個のスロット（４４）を形成する。ステー
タスロッド内においては、ステータ巻線として周知の導
電性ワイヤが電流を通ずるようになっている。これらの
ステータ巻線は完全導体ではないため、それらに通ずる
電流はスロット内において熱を生ずる。
ステータ巻線により発生した熱は、モータ構成物質の温
度上昇を生ずる。構成物質の温度が上昇すると、それら
物質の特性は低下する。例えば、磁石のエネルギ積は温
度上昇とともに減少する。
これにより発生した熱はモータの連続負荷定格を低下さ
せる。さらに、巻線を絶縁すべく用いられる材料は比較
的高い温度において絶縁破壊を生じ、絶縁材料の寿命を
減少させる。
性能の低下は大面積スロットのモータにおいてより顕著
である。発生した熱は巻線から成層鉄心およびモータハ
ウジングへの通路に沿って放散される。すなわち、スロ
ットの中央近くで発生した熱は熱通路が長くなるため、
その境界付近はどには放散されない。したがって、スロ
ット中央に近い部分の温度は巻線の平均温度以上に上昇
する。
スロットの境界からスロットの中央までの距離が大きく
なると、すなわちスロット面積が大きくなればなるほど
、この温度差（いわゆる熱スポツト温度）が大きくなる
。この熱スポツト温度はモータの連続負荷定格を制限す
る。これは巻線中の電流を制限することにより温度上昇
が絶縁温度定格を上回らないように制限しなければなら
ないからである。
上記の問題とは関係なく、電気モータは現在でもなお種
々の理由により大面積スロット構造において設計されて
いる。その理由の１つはステータスロッド数が少ないこ
とによる製造コストの低下があげられる。しかしながら
、大面積スロットを有するモータの場合、ステータ巻線
からモータハウジングへの熱伝達性を改善することによ
り連続負荷定格を改善することが必要である。
発明の要約 この発明の一目的は、ステータ巻線からモータハウジン
グへの熱伝達を改善することである。
本発明の別の目的は、ステータ巻線における熱スポツト
温度を低下させることである。
本発明のさらに別の目的は、大面積ステータスロッドを
含む電気モータの連続定格（馬力）を上昇させることで
ある。
本発明によれば、電気モータのステータスロッド内には
ステータ背支鉄構造からステータ歯間の当該スロット中
に向かって内向き半径方向に突出した熱スパイク部を備
えている。この熱スパイク部はステータスロッド内に位
置し、熱通路の長さを減少させるとともに鉄構造に対す
る熱伝達面積を増大させるものである。これらは共に巻
線の熱をより速やかに放散させ、これによって熱スポツ
ト温度を低下させるとともにモータの負荷定格を改善す
るものである。
好ましい実施例の詳細な説明 第１〜３図には本発明によるモータの基本構造が示され
ている。電気モータ自体の構成要素については周知であ
り、かつそれらは本発明の基本的要素を構成するもので
もないため、ここでは説明を省略する。
本発明による電気モータは、円筒型鉄スリーブ（１２）
により包囲されたスチールシャフト（１０）を含んでい
る。スリーブ（１２）からは４個の永久磁石（１４）、
（１５）、（１６）および（１７）が外向き半径方向に
取り付けられている。このような磁石アッセンブリは第
１図に示す通り、交互にＮ極およびＳ極を提供するよう
に配列されている。
各磁石を高速の遠心力下において定位置に保持するため
、バンド（２０）がロータ構造を包囲している。このバ
ンドは典型的にはまず大強度ケブラ繊維（Ｋｅｖｌａｒ
　ｆｉｌａｍｅｎｔｓ）をエポキシ樹脂中に浸漬し、次
いで、ロータ周にこれらを巻付けることにより典型的に
完成されるものである。バンド（２０）は１又は２以上
の螺旋層上に数層のたがを重ねることによっても形成す
ることができる。
使用された各磁石はロータの全長にわたって延びるか、
又はセグメントとして分断配置される。
分断磁石を用いることによる利益は、単一のモータ設計
において単純にモータの長さおよび磁石セグメント数を
変えることにより、種々の定格馬力のモータを提供し得
るということである。
第３図に示した本発明によるステータは、第４図におけ
る通常のステータに比して各スロット（３４）（全６個
）中に突出した熱スパイク部（３６）を有する。各熱ス
パイク部（３６）はステータシェル（３０）に沿った隣
接歯（３２）間におけるスロット（３４）の円弧のほぼ
中間点に位置している。スパイク部（３６）はその付は
根部において最も広幅にしである。これはステータシェ
ル（３０）に近い部分はどより多くの熱を導かなければ
ならないからである。熱スパイク部（３６）は各スロッ
ト（３４）に向かって内向き半径方向に突出し、ステー
タシェル（３０）から遠くなる先端部においてより狭く
なってい（。ハウジング（５０）はモータの全体を支持
して、熱の大部分を周囲媒体に放散させるものである。
第３図のステータは、熱スパイク部（３６）以外にも第
４図に示した通常のステータとは区別される重大な特徴
を有している。すなわち、熱スパイク部に対する空間を
提供するため、巻線用のスロット領域と磁束用のステー
タ歯領域との間の関係が均衡していなければならない。
ステータスロッドにおいて、熱スパイク部を受は入れる
ための巻線スロット領域又は背支鉄構造領域のいずれか
が縮小されなければならない。通常の溝付ステータの設
計はこれらの領域が縮小されると、モータ性能の低下に
つながることを示唆しているが、熱スパイク部の付加に
基づく熱伝達性の改良が縮小された巻線領域又はステー
タ歯領域の欠陥を補って余りあることが確認された。事
実、モータ性能を低下させることはなく、逆に改善され
た結果が得られている。
本発明に従って構成された電気モータは、改善された定
格馬力を有するとともに巻線の熱スポツト温度を低下さ
せるものである。さらに、本発明に従って構成された電
気モータは、定格馬力において７．３８％の上昇を示す
とともに、同一速度で運転するが、ステータには熱スパ
イク部を有しない電気モータと比較して、平均巻線温度
以上における巻線の熱スポツト温度（差）を１９℃から
２．２℃まで低下させるものである。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるモータの断面図、第２図はそのモ
ータのロータ部分を示す端面図、 第３図は本発明に従って構成された熱スパイク部を有す
るモータのステータ成層体を示す図、第４図は熱スパイ
ク部を有しないステータ成層体の図である。 （１０）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
スチールシャツ（１２）・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・鉄スリーブ（１４）〜（１７）・・・・
・・・・・・・・永久磁石（２０）・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・バンド（３０）・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ステークシェル（３２
）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・隣接歯
（３４）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
スロット（３６）・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・スパイク部（５０）・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・ハウジンブト

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）巻線付ステータ部材と、 前記巻線付ステータ部材の巻線励磁と相互作用して前記
    巻線付ステータ部材に関して移動可能な可動界磁部材と
    、 前記ステータ部材から前記巻線に近接して突出した熱伝
    導物質からなる複数の熱スパイク部、及び、 前記巻線付ステータ部材及び前記可動界磁部材の間にお
    いて空隙を維持するための支持手段を備えたことを特徴
    とする電気モータ。
  2. （２）前記巻線付ステータ部材は回転電機のステータで
    あり、前記可動界磁部材はロータであることを特徴とす
    る請求項１記載の電気モータ。
  3. （３）前記ステータが複数のステータスロッドを含み、
    各ステータスロッドが前記ステータから内向き半径方向
    に突出した熱伝導物質からなる少くとも１個の熱スパイ
    ク部を有し、かつその中に配置された前記巻線を有する
    ものであることを特徴とする請求項２記載の電気モータ
    。
  4. （４）巻線付ステータ部材と、 前記巻線付ステータ部材の巻線励磁と相互作用して前記
    巻線付ステータ部材に関して移動可能な可動界磁部材と
    、 前記巻線に近接した前記可動部材から突出した熱伝導物
    質からなる複数の熱スパイク部、及び、 前記巻線付ステータ部材と前記可動界磁部材との間にお
    いて空隙を維持するための支持手段を備えたことを特徴
    とする電気モータ。
  5. （５）前記巻線付ステータ部材が回転電機のステータで
    あり、前記可動部材がロータであることを特徴とする請
    求項４記載の電気モータ。
  6. （６）前記ロータが複数のスロットを具備し、各スロッ
    トが前記ステータからステータスロッドに向かって外向
    き半径方向に突出した熱伝導物質からなる少くとも１個
    の熱スパイク部を有し、かつ前記巻線をその中に配置し
    たものであることを特徴とする請求項５記載の電気モー
    タ。
JP2168158A 1989-06-29 1990-06-25 ステータに熱スパイク部を有する電気モータ Pending JPH03117337A (ja)

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GB (1) GB2248524A (ja)
ZA (1) ZA905009B (ja)

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