JPH07322565A - 電動回転機の冷却機構 - Google Patents

電動回転機の冷却機構

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JPH07322565A
JPH07322565A JP7140011A JP14001195A JPH07322565A JP H07322565 A JPH07322565 A JP H07322565A JP 7140011 A JP7140011 A JP 7140011A JP 14001195 A JP14001195 A JP 14001195A JP H07322565 A JPH07322565 A JP H07322565A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】電動回転機の固定子及び、又は回転子の積層体
及び巻線を空冷する軸流冷却装機構を提供すること。 【構成】電動回転機の固定子歯（１０１）に開口（１０
５）を形成し、固定子の巻線（１０３）から開口（１０
５）によって構成される軸方向の通気ダクトへの熱経路
を短くする。各回転子歯（１０９）の外側コーナーに回
転子コアの軸方向の長手に沿って延長する通気ダクトを
構成する切欠き（１１０）を形成し、切欠き（１１０）
の半径方向の深さをそれに隣接するスロット（１１８）
の一部が該ダクトに露出されるような深さとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電動回転機の軸流冷却
機構に関し、特に、固定子及び回転子を空冷する型式の
大型誘導機械の軸流冷却機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】大型回転機の多くは、固定子及び回転子
を冷却するためにいわゆる半径流通気を用いる。その一
例が図１に示されている。図１に示されたかご形電動機
（「回転機」又は単に「機械」とも称する）１０は、多
数のセクション１３を有する固定子コア（単に「固定
子」とも称する）１１と、多数のセクション１４を有す
る回転子コア（単に「回転子」とも称する）１２から成
る。コア１１，１２は、いずれも、多数の積層体で構成
されている。固定子コア１１に固定されており、回転子
コア１２は、荷重（図示せず）を駆動することができる
軸１６に固定されている。固定子コア１１は、三相巻線
１７を有し、回転子コア１２は、中実アルミニウム又は
銅製回転子バー１８を備えている。これらの回転子バー
１８は、その両端に１つづつ設けられた端部リング内に
短絡結合されている。固定子コア１１及び回転子コア１
２は、それらを冷却するために強制的に空気を通すため
の半径方向ダクト（通路）１９を有している。
【０００３】機械１０内の空気は、軸１６に固定された
ファン２０によって該機械内を巡って循環される。詳述
すれば、空気は、回転子コア１２と軸１６の間に位置す
る多数のダクト２１を通して吸入されるとともに、固定
子と回転子との間の空隙２２を通して吸入され、次い
で、ダクト１９を通り、固定子コア１１の後部２３を回
ってファン２０へ戻される。この空気は、ファン２０か
ら固定子及び回転子の空気導入点へ至る途中で熱交換器
２４熱交換器２４を通り、別のファン２５によって機械
の外部から供給される空気を冷却する。
【０００４】固定子コア１１及び回転子コア１２の積層
体は、図２に概略的に示されるような形態に構成されて
いる。固定子の積層体の各積層板（金属層と絶縁層とか
ら成る）は、本体部分３１と、多数の歯３２を構成す
る。（実際の具体例では、大型回転機の歯の数は、図２
に示される数よりはるかに多い。）これらの歯３２の間
に、三相巻線１７（図１参照）を挿入するスロット３３
が画定される。
【０００５】回転子の積層体は、固定子のそれと同様な
態様に構成されている。即ち、回転子の積層体の各積層
板は、本体部分３５と、多数の歯３６を構成する。これ
らの歯３２の間に画定されるスロット３７は、中実バー
１８を受容するように付形されている。
【０００６】半径流通気は、大型回転機に有効に用いら
れてきたが、幾つかの欠点を有している。第１に、半径
流構造の使用は、低レベルの通気を実施することを困難
にすることである。なぜなら、回転子を冷却するための
ダクト空間（通路）２１を形成するとともに回転子を軸
に固定するための特別の回転子アームを設ける必要があ
る一方、他方では半径方向のダクト１９を画定するため
に個々の回転子セクションを分離するダクトスペーサ
（例えば、Ｉ字形ビーム）を設ける必要があるからであ
る。これらの両部材は、作動中回転子組立体に不均衡な
力を発生し、振動を惹起するおそれがある。
【０００７】第２に、固定子と回転子の両方に半径方向
のダクト１９が設けられるので、特に固定子の半径方向
ダクト１９と回転子の半径方向ダクト１９の２組の半径
方向ダクトが互いに半径方向に整列して設けられている
場合、機械の作動中に「サイレン」音が発生し易い。そ
のような騒音は、固定子のダクトと回転子のダクトを互
いにずらせて配置するか、あるいは、固定子のダクトの
数と回転子のダクトの数を異なる数とすることによって
減少させることができる。しかしながら、それは、機械
の製造を複雑にし、製造コストを増大させる。第３に、
回転子コア１２と軸１６との間に通気ダクト２１を設け
る必要があるということは、回転子の直径を大きくしな
ければならず、その結果、機械の風損を増大させること
を意味する。第４に、空隙火花が発生する危険性が高く
なる。第５に、高速機械においては上述したダクトスペ
ーサ（例えば、Ｉ字形ビーム）に及ぼされる力によっ
て、それらのダクトスペーサがそれらが固定されている
積層体の両端の積層板から離脱され易い。
【０００８】半径流通気方式には上述のような欠点が伴
うので、軸流通気方式と称される技術も用いられてき
た。従来周知の軸流通気方式の１例が図３に示されてい
る。この方式では、空隙２２に隣接した固定子１１の各
歯に通気ダクト４０が設けられている。通気ダクト４０
は、固定子の軸方向の全長に亙って延長しており、固定
子コアの各積層板と巻線１７を冷却するために通気ダク
ト４０を通して強制的に空気が通気される。追加の冷却
を得るために、固定子コア１１及び回転子コア１２の本
体にそれぞれ形成された小さいダクト４１，４２を通し
て空気を通気させることもできる。
【０００９】この方式は、回転この直径を比較的小さく
することができるので風損を減少させることができると
いう軸流冷却の利点を享受することができるが、図４を
参照して以下に説明するようにダクト４０の仕様による
欠点を有する。図４は、図３の構造の部分図であり、固
定子の歯３２と、そその両側の２つのスロット３３を示
す。各スロット３３は、巻線挿通セクション５１と、通
気ダクトセクション５２（図３ではダクト４０として示
されている）を有する。通気ダクトセクション５２は、
「トンネルスロット」とも称される。巻線挿通セクショ
ン５１は、固定子巻線５３を受容する。図示の例では、
固定子巻線５３は、各々、適当な接合手段によって結合
された多数の長方形の導体で構成された２つのセクショ
ン５４から成っている。これらの２つの巻線セクション
５４は、セパレータ（隔離板）５５によって分離されて
いる。巻線５３は、スロット３３に垂れ下がらないよう
に固定子コア１１又は回転子コア１２の全長に亙って延
設されたウエッジ５６によって支持されている。図４に
は、回転子１２のスロット３７に挿入された回転子バー
１８も示されている。
【００１０】軸流空気流は、固定子巻線の水冷手段とし
て大型の同期機械にも従来から用いられている。この構
造は、図５に示されている。図５には、１つの固定子歯
３２とそれに隣接する２つのスロット３３が示されてお
り、固定子歯３２は、固定子コアの全長に亙って延長し
た２つの小さいダクト６１，６２を有している。これら
のダクトは、固定子の積層体のみの軸流空冷を行うため
のものである。スロット３３に挿通されている固定子巻
線（図示せず）の冷却は、巻線の導体を中空にし、それ
らの中空部に強制的に水を通流させることによって行わ
れる。
【００１１】図６は、更に別の周知の軸流冷却構造を示
す。この構成では、回転子１２の回転子歯３７に小径の
空気ダクト７１が形成されている。この方式での不十分
な冷却作用を補充するために、追加の大径のダクト７２
が、回転子コアの本体に各回転子バー１８の下に設けら
れている。かくして、ダクト７１は、主として積層体を
冷却して回転子バー１８を若干冷却し、ダクト７２は、
主として回転子バー１８から熱を奪う。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術の軸
流冷却方式は、一般に、固定子巻線又は回転子バーの空
冷が不十分になるという欠点がある。まず、図４の軸流
通気システムを例に取ると、トンネルスロットの使用
は、幾つかの理由で固定子巻線の冷却を不十分にする。
第１に、トンネルスロット５２の断面積が比較的小さ
く、従って、冷却空気の流量を制限し、固定子の軸線に
沿っての圧力効果を比較的大きくするという欠点があ
る。トンネルスロット５２は、空気の通過量を増大する
ために深さを深くすることができるが、その場合、固定
子コアの機械的強度を著しく損なわないようにするため
に巻線挿通セクション５１の深さを浅くしなければなら
ない。このことは、巻線５３をより短く、太くしなけれ
ばならず、従って、端部巻線１７自体のところのクリア
ランスを最小限にするという要件を充足するために端部
巻線１７をより長くする必要がある。第２に、空気に接
触するトンネルスロット５２の表面積が制限され、従っ
て、冷却効率を低下させる。第３に、巻線５３及びそれ
に隣接する積層板の上方部分５７は、トンネルスロット
５２への熱流経路５８が長くなるので、スロット３３の
これらの２つの部分（通気ダクト部分５２と巻線挿通部
分５１）の間の温度勾配が高くなるという欠点を生じ
る。
【００１３】先に述べたように、図５に示される構成
は、固定子コアに形成された小さい孔によって画定され
るダクト６１，６２では十分な冷却が得られないので、
固定子巻線を直接水冷によって冷却する必要がある。
【００１４】図６に例示された回転子冷却システムは、
積層体の各積層板と回転子バーの両方を十分に冷却する
ために複雑な通気構造を必要とする。
【００１５】従って、本発明の目的は、電動回転機の固
定子及び、又は回転子の軸流冷却機構において上述した
欠点を克服又は軽減することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、その第１側面によれば、複数の歯と複数
の回転子バー受容スロットを有する、かご形誘導機械の
ための回転子コアであって、前記各歯の外側コーナーに
該回転子コアの軸方向の長手に沿って延長する通気ダク
トを構成する切欠きを形成したことを特徴とする回転子
コアを提供する。 この構成は、局部的な空隙乱流を増
大させ、固定子巻線と回転子バーの両方から循環空気へ
の熱伝達を向上させるという利点を有する。更に、回転
子の質量、従ってその慣性も減少される。又、そのよう
な切欠きの使用は、回転子バーの高周波損失を減少させ
る働きをする。
【００１７】上記切欠きは、それに隣接するスロットの
一部を上記ダクトに露出させるような深さとすることが
好ましい。この構成は、該スロットに挿通された回転子
バーの一部を冷却空気に直接露呈させるという効果を有
し、それによって回転子バーの冷却効果を大いに増大さ
せる。
【００１８】回転子の各歯は、その切欠かれていない側
のコーナーが対応する回転子バーの頂縁（短い頂縁）を
完全に囲うように付形することが好ましい。このこと
は、たとえ隣接する歯に上述したように切欠きが存在し
ていても、その切欠きが、回転子バーの頂縁から積層板
を欠如させることがないことを意味する。これは、回転
子バーに完全な機械的支持を与え、従って、特に高速作
動において回転子バーに対する圧潰応力を減少させると
いう利点を有する。もう１つの利点は、回転子が故障で
停止したとき、歯の切欠かれていない部分が放熱体の働
きをすることである。このことは、回転子がロック即ち
固着する（動かなくなる）と、回転子のスリップ頻度が
最大限になり、回転子バーを流れる電流の大部分が回転
子バーの頂端近くに集中することからして重要である。
回転子バーの短い頂縁の全縁に沿って積層板を存在させ
ることは、回転子バーに発生する熱の大部分を放散させ
る効果がある。
【００１９】本発明の第２側面によれば、複数の歯を有
する、電動回転機のための固定子コアであって、前記各
歯に１つ又は複数の開口が形成されており、それらの歯
の該１つ又は複数の開口が協同してそれぞれ対応する軸
方向の通気ダクトを構成し、各歯の該１つ又は複数の開
口の半径方向の総深さが、該歯の半径方向の深さの多部
分を占めるように寸法づけされていることを特徴とする
固定子コアを提供する。
【００２０】本発明者等は、特に２極回転機において
は、固定子の歯の磁束密度が比較的低く、それらの歯が
十分に活用されていないことを認識した。そして、それ
らの歯にかなり大きい開口を設けることによって、巻線
を冷却するための空気を流入させるためのダクトを形成
することができるとともに、固定子コアの磁気性能が比
較的阻害されないように保持することができることが判
明した。この方法によって惹起される固定子の歯の磁束
密度の増大は、開口部の大きさを一定とした場合、上記
スロットの幅を狭くし、それによって固定子の歯の磁束
搬送幅を増大させることによって相殺するすることがで
きる。スロットの幅を狭くすることは、又、固定子の端
部巻線を短くすることができ、従って、機械をより小さ
くすることができることを意味する。かくして、この構
成は、回転子を担持する軸の長さを短くすることができ
るという利点を有し、従って、軸受の心間距離を短く
し、軸の剛性を高くすることができる。
【００２１】前記歯に歯の深さ即ち高さ（スロットの深
さと同じ）の多部分を占める開口部を設けることによっ
て得られる主要な利点は、スロット内の巻線（又はかご
形回転子の場合は回転子バー）の半径方向の深さ（厚
さ）の実質的にどの点からも、隣接する歯に形成された
冷却用ダクトへの経路が短くされ、それによって効率的
な冷却を助成することである。これは、巻線の上方部分
から通気用トンネルダクトへの通気経路が長い、例えば
図４のトンネルスロットとは対照的である。
【００２２】上記１つ又は複数の開口の形態としては、
いろいろな形態が可能であるが、ブリッジ部分によって
互いに分離された２つの長方形又は台形の穴を歯の幅の
ほぼ中間に歯の半径方向の軸線に沿って突き合わせ関係
に形成することが好ましい。あるいは、２対のそのよう
な穴を歯の幅方向に並置し、互いに、かつ隣接するスロ
ットから適当に離隔させて形成してもよい。
【００２３】固定子の積層体の各積層板に穴を穿設する
代わりに、固定子コアを構成する各積層板に、その歯の
一側縁、即ち、歯がその隣接するスロットと境をなす縁
に沿って１つ又は複数の切欠きを形成してもよい。その
ような切欠きは、上述した穴と同様の形態に形成するこ
とができる。即ち、好ましい実施例では、ブリッジ部分
によって互いに分離された２つの長方形又は台形の切欠
きを歯の半径方向の一側縁に沿って突き合わせ関係に形
成する。あるいは、２対のそのような穴を歯の対向した
両側縁に沿って形成してもよい。
【００２４】開口の更に別の可能な変型例として、単一
の開口又は切欠きを歯の半径方向の深さ（高さ）の大部
分に沿って延設してもよい。先の例の場合と同様に、こ
の単一の開口は、歯の幅のほぼ中間に位置する穴として
もよく、あるいは、歯の半径方向の一側縁に沿って形成
された切欠きであってもよい。ただし、後者の例は好ま
しい形態ではない。なぜなら、そのような切欠き構成
は、隣接する巻線が切欠き内へずれこむのを防止するこ
とを困難にするからである。
【００２５】更に別の変型例として、２つの単一開口を
並置して形成することができる。この場合もやはり、２
つの長い穴を歯の幅方向に適当に離隔させて形成するこ
とが好ましい。２つの長い切欠きを歯の半径方向の両側
縁に沿って形成する構成も可能であるが、それは、上述
したように単一の切欠きを歯の半径方向の一側縁に沿っ
て形成した場合と同様に、巻線が切欠き内へずれこむと
いう欠点を有する。
【００２６】前記１つ又は複数の開口によって創生され
る開口部は、歯の半径方向の全高を越えて延長させるこ
とができる。この構成は、１つの歯当りの利用可能なダ
クト容積を増大させるという効果を有し、特に固定子の
場合、固定子コアの磁束密度がそれによって過度にされ
ない場合、あるいは、固定子コアの機械的剛性に対する
配慮から制約を受けない限り可能な構成である。
【００２７】本発明の第３側面によれば、上述したよう
な回転子コアを有することを特徴とする回転子組立体を
提供し、本発明の第４側面によれば、上述したような固
定子コアを有することを特徴とする固定子組立体を提供
する。この回転子コア又は固定子コアは、両端相似軸流
通気機構に用いるための１つ又は複数の半径流通気ダク
トを備えたものとすることができる。この構成は、本発
明を、大きな冷却容量を必要とする非常に大型の機械に
適用しなければならない場合に有用である。
【００２８】本発明の第５側面によれば、上述したよう
な回転子組立体を有することを特徴とする電動回転機を
提供し、本発明の第６側面によれば、上述したような固
定子組立体を有することを特徴とする電動回転機を提供
する。本発明の第７側面によれば、上述したような回転
子組立体と、固定子組立体を有することを特徴とする電
動回転機を提供する。固定子に上述した軸流通気ダクト
を使用し、かつ、回転子の歯に上述した軸方向の切欠き
を用いれば、特に優れた結果が得られることが認められ
た。
【００２９】
【実施例】図７を参照すると、本発明の好ましい実施例
による固定子コア及び回転子コア組立体の部分図が示さ
れている。これらの２つのコアは、２極かご形誘導電動
機の一部であり、冷却は 半径流通気ではなく、軸流通
気によるものであるから、これらのコアは、単一のコア
セクションから成っている。各コア（固定子コア及び回
転子コアの各々）は、積層体の形に積重された多数の積
層板から成る。固定子コアは、多数の固定子スロット１
０２と、各隣接するスロット１０２によって画定された
固定子歯１０１（図７には２つのスロットと１つの歯だ
けが示されている）を有し、スロット１０２内に２つの
層に分割された巻線１０３が挿入されている。巻線１０
３は、ウエッジ１０４によって所定位置に保持されてい
る。
【００３０】固定子コアの各積層板の歯部分１０１に
は、ブリッジ片１１６によって互いに分離された穴１０
５の形とした２つの開口が打抜かれており、それによっ
て、固定子コアの軸方向長手に沿って各歯部分に２つの
通気ダクトが形成され、歯部分を貫通して空気を流すこ
とができるようになされている。ブリッジ片１１６は、
歯１０１の十分な剛性を維持するのを助成する。上側の
開口１０５は、固定子の本体に向かっての（図７でみて
上方に向かっての）スロット１０２の半径方向の深さを
越えて（即ち、スロットの最深部より深い位置にまで）
延在するように形成されており、２つの開口１０５を突
き合わせ関係に繋いだとした場合の合計の半径方向の深
さが、スロット１０２の深さの２分の一より大となるよ
うに定められている。
【００３１】この機械の作動において、空気は、ファン
（図示せず）により穴１０５から成る通気ダクトを通し
て強制的に通流され、各積層板の非常に短い熱経路１０
６を経て巻線１０３から熱を奪う。これらの熱経路１０
６は、固定子の軸線に沿って全長に亙って平行に延長し
ており、各歯当りの総冷却表面積は、当該歯の２つの開
口１０５の周囲長の測定値の和に固定子の軸方向の長さ
を乗じた値に等しい。これは、固定子歯の積層板のみな
らず、巻線１０３をも非常に効率的に冷却する効果を有
する。冷却空気は、機械の周りに循環され、その熱を熱
交換器へ放散する（図１参照）。
【００３２】それとともに、回転子コアを構成する積層
体の各積層板の回転子歯１０９にも、開口１１０が形成
されている。これらの開口１１０は、固定子の積層板に
穿設された穴１０５と同様の態様で、回転子コアの軸方
向の長手に沿って通気ダクトを構成する切欠きである。
在来のかご形回転子の場合のように、回転子バー（単に
「バー」とも称する）１１１が、回転子バー受容スロッ
ト（単に「回転子スロット」とも称する）１１８内に装
着され、回転子コアの両端において互いに短絡されてい
る。切欠き１１０の始点を各回転子バー１１１の半径方
向の長手上の１点１１２とすることによって、各バー１
１１の一側面１１３の相当大きな部分が空気に露呈さ
れ、それによって、接触する空気によって直接的に冷却
される。又、各バー１１１の他方の側面１１４も、比較
的短い熱経路１１５によって切欠き列の次の切欠き１１
０から分離されているに過ぎないので、やはりバー１１
１を冷却するのを助成する。従って、この構成は、バー
１１１及び回転子の各積層板からの熱の効率的な除去を
可能にする。
【００３３】これに加えて、機械の運転中、各回転子積
層板の切欠き１１０は、その始点１１２のところの空隙
内の局部的乱流を増大させるので、回転子の各積層板及
びバー１１１からの熱伝達を更に向上させる。切欠き１
１０のもう１つの効果は、回転子の質量、従って慣性を
減少させることである。
【００３４】回転子バー１１１の頂面１１９に当接して
積層板が存在することが、回転子のロック（固着）が起
った場合に大いに役立つ。ロックした回転子がロックを
起すと、その回転子バーを流れる電流が、隣接する歯
の、切欠きの存在しない（切欠かれていない）コーナー
に当接している回転子バーの上端部分に集中する。この
状態では、歯の切欠かれていない側のコーナーが放熱体
として機能し、該バーから熱を放散する働きをする。図
７において、回転子バー受容スロット１１８の、回転子
コアの周縁に最も近く、該周縁に平行な縁も、便宜上符
号１１９で示されている。
【００３５】例えば図７の固定子組立体の総冷却表面積
は、図１の従来の半径流通気式固定子組立体のそれと同
程度ではないかと思われるかもしれないが、実際に本発
明の試作設計品において開口１０５によって構成される
固定子ダクトの表面積の合計を計算したところ、その有
効冷却面積は、図１の周知の半径流通気システムの各固
定子セクション１３の積層板の大きな端面のうち、半径
方向ダクト１９に露呈される一見はるかに大きいとみら
れる表面積とほぼ等しいことが分かった。
【００３６】本発明のシステムと図１の従来のシステム
の熱係数を比較すれば、本発明の利点が明白になる。図
１から分かるように、固定子コアセクション１３の中央
部分の積層板（固定子の最も熱い部分であると考えられ
る）からの熱の伝導は、多数の絶縁積層板（固定子コア
セクションの全厚の二分の一であり、ほぼ２５ｍｍの厚
さ）を通して行われる。各積層板の熱伝導率は、約２．
２Ｗ／ｍＫである。しかしながら、本発明の構成によれ
ば、固定子の最も熱い部分は巻線１０３であり、巻線か
らそれに最も近い空気流までの距離は、図７の実施例で
は、固定子コアの積層体のどの積層板においても約６又
は７ｍｍである。更に、本発明の構成においては熱は各
積層板の平面を通して（即ち、金属層と絶縁層とから成
る積層板の金属層だけを通して）流れ、積層板の全厚み
（即ち、金属層と絶縁層）を通しては流れないので、熱
伝導率の算出には、各積層板の金属層と絶縁層の熱伝導
率ではなく、金属層の熱伝導率だけを用いなければなら
ない。純粋な金属層の熱伝導率は、約３０Ｗ／ｍＫであ
る。このことは、本発明においては、図１の従来の構成
に比べて、合計で５５倍（２５／７×３０／２．２＝５
５）の冷却効率の利得が得られる。
【００３７】図８は、本発明による固定子組立体の第２
実施例を示す。この実施例では、固定子の各積層板の歯
１０１に２つの開口１２０が打抜かれている。これらの
開口は、切欠き（凹穴）であり、スロット１０２に連続
するもとして構成され、相当に狭められた半径方向の歯
部分１２１を残すようになされているという点で図７に
示された第１実施例の固定子組立体とは異なる。この構
成は、図７の回転子切欠きと同様の態様で機能し、巻線
１０３の一方の面１２２は、切欠き１２０によって構成
される軸方向のダクトを通して流れる空気によって直接
冷却され、巻線１０３の他方の面１２３は、隣の歯の切
欠き１２０への短い熱経路を有する。
【００３８】固定子の開口は、図８に示される形状以外
にも、いろいろな形状に形成することができる。それら
の変型形状の例が、図９に示されている。図９（ａ）
は、穴の形としたいろいろな形態の開口を示し、図９
（ｂ）は、切欠きの形としたいろいろな形態の開口を示
す。それらの穴又は切欠きは、斜行線陰影で示されてい
る。簡単に説明すると、図９（ａ）の左端に示されるよ
うに、単一の長い開口を用いることもできるが、図９
（ｂ）の左端に示される単一の切欠きの場合は、それに
隣接するスロット内の巻線を係留するのを困難にすると
いう難点がある。図９（ａ）の中央に示されるように、
２つの細長い開口を並置することもできるが、これも、
単一の長い開口の場合と同じ欠点を有する。図９（ａ）
の右端に示される例では、４つの開口が２対として並置
されている。この例は、図７に示された固定子組立体の
第１実施例に適用することができる。これらの各変型例
は、図７及び８に例示された好ましい実施例と全く同じ
態様で機能するので、これ以上詳しく説明しない。
【００３９】以上に固定子に関連して説明した開口は、
回転子にも用いることができる。その例が図１０に示さ
れる。図１０の例では、第１実施例（図７）の固定子穴
１０５と同様の態様で各回転子歯１３０に回転子バー１
１１と１１１の間に位置する穴１３１が形成されてい
る。この第２の実施例は、やはり効果的な空冷を行うこ
とができるが、図７に示された開放切欠きに関連して先
に述べた特有の利点（即ち、局部的な空隙乱流、漏れリ
アクタンス飽和の排除等）を欠いている。
【００４０】図１１は、本発明による回転機の概略断面
図であり、機械内に生じる空気の流れを示す。空気は、
ファン２０によって熱交換器２４を通して圧送された
後、右側から機械の画室内に進入し、３つの平行な流路
Ａ，Ｂ，Ｃに沿って流れる。Ａは、固定子コアの本体の
外側に軸方向に沿う流路であり、Ｂは、固定子歯を貫通
した開口を通る流路であり、Ｃは、回転子歯の切欠き及
び空隙を通る流路である。 これらの空気流路がすべて
平行であるということは、軸流通気の大きな利点の１つ
である。なぜなら、例えば固定子歯に過剰な熱が発生す
るが、固定子コアの国宝にはほとんど熱が発生しないよ
うな場合は、流路Ａに沿っての空気流を制限し、流路Ｂ
に沿っての空気流を増大させる等の高背を取ることがで
きるからである。
【００４１】以上の説明では本発明による機械は、その
固定子に上述したような開口を形成し、回転子にも上述
したような切欠きを形成するものとして説明されたが、
実際の実用においては、固定子と、回転子のどちらか一
方だけに上述した開口又は切欠きを形成してもよい。例
えば、図７の回転子冷却機構は、それを組み入れた機械
の性能に多くの利点をもたらすので、その回転子冷却機
構だけを既存の機械の在来の冷却機構（例えば、水冷巻
線）を有する固定子と組み合わせて用いてもよい。
【００４２】又、上記開口によって構成されるダクトの
冷却表面積を増大させるために、図１２に示されるよう
に開口に波形縁を付与することもできる。これらの波形
は、製造が容易であるかどうかによって開口の長辺だけ
に付与してもよく、あるいは開口の全辺に付与してもよ
い。
【００４３】図１３には、両端相似軸流通気機構の一例
が示されている。この例では、固定子１１は、３つの半
径方向のダクト１９を備えており、回転子は半径方向の
ダクトを備えていない。機械の両端においてファン２０
が軸１６に取り付けられている。ファン２０は、空気を
図１１に示されるＡ，Ｂ，Ｃの流路と同じ３つの流路に
沿って同時に機械の両端に吸引する。固定子の歯のダク
ト及び回転子の歯のダクト及び空隙に沿って流れた空気
は、機械の中心部分に達すると、半径方向ダクト１９を
通して圧送され、熱交換器２４を通して回収された後、
機械へ再循環される。
【００４４】
【発明の効果】本発明者等は、図７に示された原理を用
いて３．７ＭＷ、６０Ｈｚの２極かご形誘導電動機を製
作したところ、その性能は、あらゆる点で予想通りであ
るか、予想を上回るものであった。特に、冷却効果は非
常に満足なものであり、１つには例えば風損が少ないた
めに振動は最小限であり、騒音は極めて低いレベルであ
る。いろいろなパラメータについて得られた実際の数値
は以下の通りである。効率９７．５％、振動＜１ｍｍ／
ｓｅｃ．、騒音７８ｄＢＡ。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、半径流冷却を用いた従来の典型的な大
型のかご形電動機の概略断面図である。
【図２】図２は、典型的な固定子及び回転子積層体の概
略図である。
【図３】図３は、軸流通気機構を組み入れた周知の固定
子及び回転子組立体の断面図である。
【図４】図４は、固定子を冷却するためにトンネルスロ
ットを使用する態様を示す図３の機構の部分端面図であ
る。
【図５】図５は、第２の周知の軸流冷却機構の固定子積
層体の部分図である。
【図６】図６は、第３の周知の軸流冷却機構の回転子積
層体の部分図である。
【図７】図７は、本発明による固定子組立体及び回転子
組立体の第１実施例の部分端面図である。
【図８】図８は、本発明による固定子組立体の第２実施
例の部分端面図である。
【図９】図９は、本発明による開口のいろいろな変型例
を示す固定子積層体の部分端面図である。
【図１０】図１０は、本発明による回転子組立体の第２
実施例の部分端面図である。
【図１１】図１１は、本発明による回転機の概略断面図
であり、軸流冷却機構を示す。
【図１２】図１２は、冷却用ダクトの利用可能な表面積
を増大させるための開口形態を示す。
【図１３】図１３は、本発明による回転機の概略断面図
であり、両端が相似の軸流冷却機構を示す。
【符号の説明】
１０：かご形誘導電動機 １１：固定子（コア） １２：回転子（コア） １６：軸 １７：巻線 １８：回転子バー １９：半径方向のダクト ２０：ファン ２２：空隙 ２４：熱交換器 １０１：固定子の歯 １０２：固定子スロット １０３：巻線 １０５：開口（穴） １０９：回転子の歯 １１０：開口（切欠き） １１６：ブリッジ片 １１８：回転子バー受容スロット（回転子バー受容スロ
ット） １２０：開口（切欠き） １２１：歯部分 １３０：回転子の歯 １３１：穴

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の歯（１０９）と複数の回転子バー
    受容スロット（１１８）を有する、かご形誘導機械のた
    めの回転子コアであって、 前記各歯の外側コーナーに該回転子コアの軸方向の長手
    に沿って延長する通気ダクトを構成する切欠き（１１
    ０）を形成したことを特徴とする回転子コア。
  2. 【請求項２】 前記切欠き（１１０）は、それに隣接す
    るスロット（１１８）の一部を前記ダクトに露出させる
    ような半径方向の深さを有することを特徴とする請求項
    １に記載の回転子コア。
  3. 【請求項３】 前記隣接するスロット（１１８）の、該
    回転子コアの周縁に最も近く、該周縁にほぼ実質的に平
    行な縁（１１９）は、該回転子コアの一部分によって実
    質的に完全に囲まれていることを特徴とする請求項２に
    記載の回転子コア。
  4. 【請求項４】 複数の歯（１０１）を有する、電動回転
    機のための固定子コアであって、 前記各歯に１つ又は複数の開口（１０５）が形成されて
    おり、それらの歯の該１つ又は複数の開口が協同してそ
    れぞれ対応する軸方向の通気ダクトを構成し、各歯の該
    １つ又は複数の開口の半径方向の総深さが、該歯の半径
    方向の深さの多部分を占めるように寸法づけされている
    ことを特徴とする固定子コア。
  5. 【請求項５】 前記各歯の前記開口は、該歯の半径方向
    の深さに沿って突き合わせ関係に配置された１対の開口
    （１０５）であることを特徴とする請求項４に記載の固
    定子コア。
  6. 【請求項６】 前記各歯の前記開口は、該歯の幅のほぼ
    中間に形成された穴（１０５）であることを特徴とする
    請求項５に記載の固定子コア。
  7. 【請求項７】 前記各歯の前記開口は、該歯の半径方向
    の一側縁に沿って形成された切欠き（１２０）であるこ
    とを特徴とする請求項５に記載の固定子コア。
  8. 【請求項８】 前記各歯の前記開口は、該歯の半径方向
    の深さに沿って突き合わせ関係に配置された前記１対の
    開口と、該１対の開口に並置して該歯の半径方向の深さ
    に沿って突き合わせ関係に配置された別の１対の開口を
    含むことを特徴とする請求項５に記載の固定子コア。
  9. 【請求項９】 前記各歯の前記開口は、穴であることを
    特徴とする請求項８に記載の固定子コア。
  10. 【請求項１０】 前記各歯の前記２対の切欠きは、該歯
    の対向した半径方向の縁に沿って配置されていることを
    特徴とする請求項８に記載の固定子コア。
  11. 【請求項１１】 前記各歯の前記開口は、該歯の幅に沿
    って並置された２つの開口であり、各開口は、該歯の深
    さの多部分に亙って延長する半径方向の深さを有するこ
    とを特徴とする請求項４に記載の固定子コア。
  12. 【請求項１２】 前記各歯の前記開口は、穴であること
    を特徴とする請求項１１に記載の固定子コア。
  13. 【請求項１３】 前記各歯の前記開口は、該歯の対向し
    た半径方向の縁に沿って配置された切欠きであることを
    特徴とする請求項１１に記載の固定子コア。
  14. 【請求項１４】 前記各歯の１つ又は複数の開口によっ
    て創生される開口部は、該歯の半径方向の深さを越えて
    延長していることを特徴とする請求項４〜１３のいずれ
    かに記載の固定子コア。
  15. 【請求項１５】 請求項１〜３のいずれかに記載された
    回転子コアを有することを特徴とする回転子組立体。
  16. 【請求項１６】 両端相似軸流通気機構に用いるための
    １つ又は複数の半径方向のダクトを備えていることを特
    徴とする請求項１５に記載の回転子組立体。
  17. 【請求項１７】 請求項４〜１４のいずれかに記載され
    た固定子コアを有することを特徴とする固定子組立体。
  18. 【請求項１８】 両端相似軸流通気機構に用いるための
    １つ又は複数の半径方向のダクトを備えていることを特
    徴とする請求項１７に記載の固定子組立体。
  19. 【請求項１９】 請求項１５又は１６に記載された回転
    子組立体を有することを特徴とする電動回転機。
  20. 【請求項２０】 請求項１７又は１８に記載された固定
    子組立体を有することを特徴とする電動回転機。
  21. 【請求項２１】 請求項１５又は１６に記載された回転
    子組立体と、請求項１７又は１８に記載された固定子組
    立体を有することを特徴とする電動回転機。
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