JPH05292702A - 誘導電動機 - Google Patents

誘導電動機

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JPH05292702A
JPH05292702A JP9094392A JP9094392A JPH05292702A JP H05292702 A JPH05292702 A JP H05292702A JP 9094392 A JP9094392 A JP 9094392A JP 9094392 A JP9094392 A JP 9094392A JP H05292702 A JPH05292702 A JP H05292702A
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JP
Japan
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flow path
pressure air
induction motor
air
high pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP9094392A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyoshi Takahashi
信義 高橋
Hideo Terasawa
英男 寺澤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型化しなくても高出力が得られる誘導電動
機を得る。 【構成】 フレーム24の一端から導入した冷却風を固定
子26と回転子22との間を通過させてフレーム24の他端か
ら排出する第1の流路31と、第1の流路31に連通する第
2の流路32と、第2の流路32に高圧空気を供給する高圧
空気供給装置と、第2の流路32に設けられ送られ高圧空
気を膨張させて高速で第1の流路31に噴出させる絞りオ
リフィス32bとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、大型化しなくても高
出力が得られるようにした誘導電動機に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図7は、例えば東京電機大学出版局発行
(昭和54年11月30日第1刷発行)の「図解誘導電動機」
の第3頁に記載された、従来の誘導電動機と送風機との
構成を示す断面図である。図において1は回転子軸、2
は回転子軸1に取り付けられた回転子鉄心、3は回転子
鉄心2に組み込まれた回転子導体、4は筒状のフレーム
で、一端に軸1の一端を支持するエンドプレート4a
が、他端には軸1の他端を支持するエンドプレート4b
が設けられ、このエンドプレート4bには風抜孔4cが
設けられている。5a、5bはエンドプレート4a、4
bと軸1との間に配置され、回転子軸1を支承する軸受
け、6は回転子鉄心2と間隔をあけてフレーム4に取り
付けられた固定子鉄心、7は固定子鉄心6に絶縁して組
み込まれた固定子コイル、8はフレーム6の一端側に開
口部を設けて接続された送風筒、9は送風筒8の端部に
取り付けられた電動機、10は電動機9で駆動される送風
機、11は回転子鉄心2と固定子鉄心6との間隙で形成さ
れた冷却風の流路である。
【0003】次に動作について説明する。誘導電動機が
駆動されるときは、送風機10を回転させる電動機9も駆
動され、送風機10で発生された冷却空気(冷却風)は、
図示矢印で示すように、送風筒8からフレーム4内に送
られ、回転子導体3と固定子コイル7とのそれぞれの一
端を冷却し、回転子鉄心2と固定子鉄心6との間隙に形
成された流路11を通るとき、回転子鉄心2と固定子鉄心
6とをそれぞれ冷却する。そして、回転子導体3と固定
子コイル7の他端を冷却して、エンドプレートの風抜穴
4bから外部に排出される。固定子コイル7に交流電圧
を印加すると、固定子コイル7には交流電流が、また、
回転子導体3には固定子で発生した磁束に応じた誘導電
流が流れるため銅損が発生する。さらに、回転子鉄心2
と固定子鉄心6には鉄損と呼ばれる損失も発生し、これ
らの損失は全て熱となり、誘導電動機の温度上昇の要因
となる。ここで、固定子コイル7には絶縁物が用いられ
ており、この絶縁物の種別により最高温度上昇が規定さ
れている。このため、後述の(1)式で表される発熱量
Q(w)以下になるような設計がなされている。ところ
で、固定子コイル7の絶縁階級がB種であると、許容最
高温度は130℃であり、供給される空気の温度が40
℃であれば、使用される絶縁材料は90Kの温度上昇以
下に抑制しなければならないことになる。ここで、発熱
量をQ(w)、放熱面積をS(m2)、熱伝達率をα
(w/m2K)、温度上昇を Δθ(K)とした場合、式
(1)の関係が成立する。 Q=α・S・Δθ ・・・(1) 絶縁の階級がB種であれば、Δθは90K以下というこ
とになる。
【0004】通常、誘導電動機の大容量化(高出力化)
に対しては、容量に伴い発熱量Qも増大するため、温度
上昇Δθを高温まで許容する方向で進んできた。また、
上記温度上昇Δθは平均温度で表現されるが、誘導電動
機の温度分布は、図4の曲線図中Aに示す平均温度に対
して、曲線図4中Bに示すように冷却風の流れの風上側
(供給側)は比較的温度が低く、風下側(排出側)は冷
却風が過熱されて温度が高くなる傾向にあり、これらの
温度差が大きい場合には、平均温度Δθによる制約より
も風下側の温度上昇による制約を受けることもある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の誘導電動機は以
上のように構成されているので、誘導電動機の出力は、
使用される絶縁材料の許容温度と冷却風による熱伝達率
によって、決定されることになり、高出力を得るには大
型の誘導電動機を用いなければならないという問題点が
あった。
【0006】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、大型化しなくても高出力が得ら
れる誘導電動機を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる誘導電
動機は、フレームの一端から導入した冷却風を固定子と
回転子との間を通過させてフレームの他端から排出する
第1の流路と、第1の流路に連通する第2の流路と、第
2の流路に高圧空気を供給する高圧空気供給装置と、第
2の流路に設けられ送られる高圧空気を膨張させて高速
で第1の流路に噴出させる絞りオリフィスとを備えたも
のである。
【0008】
【作用】この発明による誘導電動機の第2の流路に設け
られた絞りオリフィスは、高圧空気を膨張させて高速で
第1の流路に噴出する。
【0009】
【実施例】実施例1.以下、この発明の実施例1を図に
ついて説明する。図1はこの発明の実施例1による誘導
電動機の構成を示す断面図であり、図において21は回転
子軸、22は回転子軸21に取り付けられた回転子鉄心、23
は回転子鉄心22に短絡して組み込まれた回転子導体、24
は筒状のフレームで、一端に軸1の一端を支持するエン
ドプレート24aが、他端には軸21の他端を支持するエン
ドプレート24bが設けられ、このエンドプレート24bに
は風抜孔24cが設けられている。25a、25bはエンドプ
レート24a、24bと軸21との間に配置された軸受け、26
は回転子鉄心22と間隔をあけてフレーム24に取り付けら
れた固定子鉄心、27は固定子鉄心26に絶縁して組み込ま
れた固定子コイル、28はフレーム24の一端側に開口部を
設けて接続された送風筒、29は送風筒28の端部に取り付
けられた電動機、30は電動機29で駆動される送風機であ
る.上記回転子鉄心22と固定子鉄心26とで構成される間
隙で冷却風の流路31が形成されている。32は固定子鉄心
26とフレーム24とを貫通して配置され、第2の流路を形
成する空気管で、図3に断面で示すように、高圧空気取
り入れ口となる高圧空気輸送部32aと、高圧空気輸送部
32aから送られる高圧空気を高圧空気輸送部32aの径よ
り小さい径に絞る絞りオリフィス部32bと、流路31と接
続され絞りオリフィス32bから送られる高圧空気を膨張
させる膨張シリンダ32cとを備えている。33は高圧空気
輸送部32aと接続された電磁弁、34は高圧空気貯蔵タン
ク、34aは高圧空気貯蔵タンク34と電磁弁33とを接続し
た空気管、35は空気圧縮機、35aは空気圧縮機35と高圧
空気貯蔵タンク34とを接続した空気管、36は電磁弁33を
制御する制御器、36aは制御器36と電磁弁33とを接続し
た制御信号線である。上記33〜36で高圧空気供給装置37
が形成される。
【0010】図2はこの発明の実施例1による誘導電動
機の断面図であり、固定子鉄心24の円周方向に、複数個
の第2の流路(空気管)32を回転子軸21に向かって、所
定の個数毎の固定子コイル26間に配置し、各第2の流路
32をそれぞれ電磁弁33を接続して、さらに各電磁弁33を
共通の空気管34で接続して高圧空気貯蔵タンク34と接続
し、この高圧空気貯蔵タンク34は空気管35aを介して空
気圧縮機35と接続されている。なお、各電磁弁33は制御
信号線36bによって制御器36と接続され、各電磁弁33を
同時に制御できるようにされている。
【0011】次に動作について説明する。誘導電動機が
運転されると、送風機30も同時に運転され、送風機30が
取り入れた空気を冷却風として誘導電動機の内部流路31
を通過させ、発熱した回転子22、23と固定子26、27とを
冷却して、エンドプレート24bの風抜孔24cから外部に
排出される。一方、あらかじめ、電磁弁33を閉じた状態
で、空気圧縮機35を駆動させて、高圧空気貯蔵タンク34
には高圧空気が充填され、高圧空気貯蔵タンク34は高圧
状態(圧力P1)に保たれている。誘導電動機が運転さ
れると、各電磁弁33は制御器36からの制御信号によって
開放され、高圧空気が各高圧空気輸送管34から各電磁弁
33を通って各空気管32に供給される。この高圧空気が各
絞りオリフィス32bを通過するとき、流速が高められ膨
張シリンダ32で膨張して圧力が下がるとともに、膨張し
たことによる容積増加によって温度降下して、固定子鉄
心26を直接冷却するとともに、流路31へ第2の冷却風と
して送られる。
【0012】ここで、高圧空気が絞りオリフィス32bを
通過するとき、速度のエネルギが増加しただけエンタル
ピが減少する。しかし、実用上このエンタルピの減少は
小さく無視されることが多い。空気では、絞りによって
式(2)に示すように温度降下がおこる。 Δt=a(P1−P2)(273/T1)2 ・・・・・(2) ここで、Δt:温度降下(K) a:定数(a=0.271:空気) P1、P2:圧力(Kgf/cm2) T1:温度(K) 図1において、絞りオリフィス32bと膨張シリンダ32c
が動作した場合、式(2)による温度降下△t(K)が
あるため、処理できる熱量Q1は Q1=α・S・[θW−(θair−Δt)] =α・S・[(θW−θair)+a・(P1−P2)(273/T1)2] =α・S・[Δθ+a・(P1−P2)(273/T1)2] =α・S・Δθ+α・S・a(P1−P2)(273/T1)2 =Q+α・S・a(P1−P2)(273/T1)2・・・・・(3) となる。ただし、Δθ=θW−θair Q:従
来の処理熱量(W) θW :伝熱面温度(K) α:熱伝達率(W/m2) θair:空気温度 (K) S:電熱面積(m2) 以上式(3)に示すように、絞りオリフィス32bと膨張
シリンダ32cを用いることによって、処理する熱量は増
加する。実施例1による誘導電動機の温度分布は、図4
の曲線図中Cに示すような分布曲線となり平均温度も曲
線図中Dに示すように下がる。
【0013】実施例2.図5は、この発明の実施例2に
よる誘導電動機の構成を断面で示す側面図である。図に
おいて、21〜37は実施例1(図1)と同様のため説明を
省略する。38は第2の流路を形成する空気管である。こ
の空気管38は、図6に断面で示すように、高圧空気輸送
部38aと高圧空気輸送部38aより小さい径に縮小された絞
りオリフィス38bとを備えている。この空気管(第2の
流路)38は、フレーム24の風下側の外周を貫通し、固定
子コイル27の他端と絞りオリフィス38bとが対向するよ
うに配置され、高圧空気を膨張させて高速で温度の高い
固定子コイル27に向かって噴出する。このような図5の
誘導電動機は、図4の曲線図Eの温度分布を得る。
【0014】実施例3.上記実施例1及び実施例2は、
いずれも送風機30によって冷却風を発生させる場合につ
いて説明したが、回転子軸21の回転で外気を取り込むフ
ァン(図示せず)を備えたものであってもよい。
【0015】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、フレー
ムの一端から導入した冷却風を固定子と回転子との間を
通過させて上記フレームの他端から排出する第1の流路
と、第1の流路に連通する第2の流路と、第2の流路に
高圧空気を供給する高圧空気供給装置と、第2の流路に
設けられ送られる空気を膨張させて高速で第1の流路に
噴出させる絞りオリフィスとを備えた構成としたので、
大型化しなくても高出力が得られる誘導電動機を提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例1による誘導電動機の構成を
断面で示す側面図である。
【図2】この発明の実施例1による誘導電動機の構成を
断面で示す正面図である。
【図3】図1における絞りオリフィスを示す断面図であ
る。
【図4】この発明及び従来の誘導電動機の温度分布を示
す曲線図である。
【図5】この発明の実施例2による誘導電動機の構成を
断面で示す側面図である。
【図6】図5における絞りオリフィスを示す断面図であ
る。
【図7】従来の誘導電動機を断面で示す側面図である。
【符号の説明】
22 回転子 24 フレーム 26 固定子 31 第1の流路 32 第2の流路(空気管) 32b 絞りオリフィス 37 高圧空気供給装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フレームの一端から導入した冷却風を固
    定子と回転子との間を通過させて上記フレームの他端か
    ら排出する第1の流路と、上記第1の流路に連通する第
    2の流路と、上記第2の流路に高圧空気を供給する高圧
    空気供給装置と、上記第2の流路に設けられ上記高圧空
    気を膨張させて高速で上記第1の流路に噴出させる絞り
    オリフィスとを備えた誘導電動機。
  2. 【請求項2】 第2の流路は固定子を軸心に向かって貫
    通していることを特徴とする請求項1記載の誘導電動
    機。
JP9094392A 1992-04-10 1992-04-10 誘導電動機 Pending JPH05292702A (ja)

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JP9094392A JPH05292702A (ja) 1992-04-10 1992-04-10 誘導電動機

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JP9094392A JPH05292702A (ja) 1992-04-10 1992-04-10 誘導電動機

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JP9094392A Pending JPH05292702A (ja) 1992-04-10 1992-04-10 誘導電動機

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102717702A (zh) * 2012-06-18 2012-10-10 潍柴动力股份有限公司 一种汽车电机系统的冷却方法及装置
CN120074097A (zh) * 2025-04-24 2025-05-30 永康市开源动力工具有限公司 一种用于砂光机的电机结构

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