JPH0847196A

JPH0847196A - 回転電機

Info

Publication number: JPH0847196A
Application number: JP18355594A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yasuhara; 隆安原; Kengo Hasegawa; 健吾長谷川
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Keiyo Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi KE Systems Ltd
Priority date: 1994-08-04
Filing date: 1994-08-04
Publication date: 1996-02-16

Abstract

(57)【要約】【目的】小形軽量で、製作が容易な低振動の回転電機
を安価に提供すること。【構成】固定子３と回転子５を有する回転電機におい
て、マグネシウム合金で構成したハウジング１Ｍを用い
たもの。そして、このハウジング１Ｍは、ダイカスト鋳
造により製造することができる。【効果】ハウジング１Ｍがマグネシウム合金なので、
これにより磁路の一部を形成させることができ、この結
果、励磁電流や渦電流損が減少し、効率、力率が向上で
きるので、省電力の回転電機を提供できる。また、ハウ
ジング１Ｍがマグネシウム合金なので、成形性が良く、
このため、回転電機の製作が容易となり、振動減衰効果
があるので、低振動で低騒音の回転電機が提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導電動機などの回転
電機に係り、特にほぼ円筒状のハウジングを備えた比較
的小容量の汎用誘導電動機に好適な回転電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】比較的小容量の汎用誘導電動機などの回
転電機としては、図５に示すような構造のものが、従来
から一般的に使用されている。この図５において、１は
ハウジングで、枠体、或いはフレームとも呼ばれ、鋳鉄
など鉄系材料の鋳造によりほぼ筒状に作られ、回転電機
の外被を構成するようになっている。１ａは放熱フィン
で、ハウジング１と一体鋳造され、その外周に放射状に
形成されている。

【０００３】２Ａ、２Ｂはエンドブラケットで、軸受ブ
ラケットとも呼ばれ、ハウジング１の両端に、それぞれ
インロー嵌合して取付けられるようになっている。３は
固定子(電機子)で、けい素鋼板の積層体でつくられた固
定子鉄心３ａと、この固定子鉄心３ａの内周部に多数個
設けられているスロット部に巻回された固定子コイル３
ｂとで構成されている。５は回転子で、回転軸６を有
し、エンドブラケット２Ａ、２Ｂの軸受４Ａ、４Ｂによ
り、その回転軸６が回転自在に保持され、これにより固
定子３内に位置した回転子５が回転するように構成され
ている。

【０００４】そして、このような回転電機では、予め固
定子３をハウジング１の内側に挿入し、その内周壁に取
付けておき、その後、この固定子３内に回転子５を挿入
し、回転軸６に軸受４Ａ、４Ｂが嵌合するようにして、
ハウジング１の両端にそれぞれエンドブラケット２Ａ、
２Ｂをインロー嵌合させ、複数本のボルト（図示してな
い）により、ハウジング１に固着して取付けるようにな
っている。

【０００５】回転軸６は、その一端側（図では右側）が
エンドブラケット２Ａの軸受４Ｂを挿通して外部に突出
し、出力軸を形成しているが、他端側（左側）はエンド
ブラケット２Ａの軸受４Ａから突出した部分に外部冷却
扇９（以下、外ファンと称す）が取付けられている。

【０００６】１０はエンドカバーで、外ファン９を覆う
カバーを形成しており、その一方の端部には、外気を外
ファン９で取り込むための開孔１０ａ(以下、通風入口
と称す)が設けられている。そして、このエンドカバー
１０の開孔１０ａが設けられている端部とは反対側の端
部は、開放した円筒形若しくは異形の円筒形に形成さ
れ、これによりエンドブラケット２Ａ及びハウジング１
の外径部との間に径方向の隙間部１０ｂからなる通風出
口が形成されるようになっている。

【０００７】従って、回転子５により外ファン９が回転
されると、エンドカバー１０の通風入口１０ａから外気
が吸い込まれ、隙間部１０ｂから吹き出されるようにな
り、これによりエンドブラケット２Ａと、ハウジング１
及びエンドブラケット２Ｂの外部表面に外気を通風し、
冷却作用が得られるようになっている。

【０００８】また、回転子５は、回転軸６の、ハウジン
グ１内で固定子２と対向する位置に取付けられており、
この回転子５には、図示してない二次導体バーと、エン
ドリング７が設けられており、さらに、このエンドリン
グ７には、それと一体に内部冷却扇８(以下、内ファン
と称す)が形成してある。

【０００９】この内ファン８は、エンドリング７の両端
面から軸方向に突設された複数の羽根ブレードからな
り、電動機内部での通風を図り、冷却作用が得られるよ
うにしている。

【００１０】すなわち、回転子５が回転すると、それに
伴い内ファン８及び外ファン９も回転し、この外ファン
９回転により、外気がエンドカバー１０の通風入口１０
ａから矢印イに示すように吸い込まれ、それぞれのエン
ドブラケット２Ａ、ハウジング１及びエンドブラケット
２Ｂの外部表面に外気が通風され、冷却が得られる。

【００１１】また、電動機の内部では、内ファン８によ
り空気の流れが起こされ、これが回転子５、エンドリン
グ７、固定子コイル３ｂ及び固定子鉄心３ａの両端面を
冷却しながら通過した後、ハウジング１と比べ、比較的
温度上昇の低いエンドブラケット２Ａ、２Ｂの部分を通
過するときに冷却されることになっている。

【００１２】なお、このような回転電機の従来例として
は、特開昭６１ー２５１４４０号公報がある。ところ
で、回転電機の軽量化は常に大きな命題であり、このた
め、アルミニウム製やアルミニウム合金製のハウジング
を用いた回転電機が従来から知られている。

【００１３】すなわち、回転電機の小形軽量化が強く要
求された場合、ハウジングの材料として、軽く熱伝導率
のよいアルミニウムやアルミニウム合金材(比重は鋼の
約１／３、ヤング率は約１／３、比熱は約２倍、熱伝導
率は約３倍)などの非鉄金属を用いることにより、回転
電機の内部で発生する熱をハウジングによく伝えて冷却
を改善し、これによりハウジング自体の軽量化と共に、
回転電機全体としての小形軽量化が得られるのである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、回転
電機の軽量化については、それなりの成果を得ることが
できるが、それに伴う特性の改善についてまで充分な配
慮がされているとは言えず、以下の問題があった。

【００１５】まず、ハウジングは、固定子を収納するた
め、固定子に対して磁気的な悪影響を及ぼさないこと、
言い替えると、非磁性体よりは磁性体である方が、より
望ましい。例えば、固定子の磁気装荷が高い場合には、
固定子鉄心の磁気飽和の影響により、ハウジングの一部
が磁路を形成してしまうことがある。

【００１６】このとき、ハウジングの材質がアルミニウ
ムやアルミニウム合金のような非磁性体で構成されてい
たとすると、ハウジングは良好な磁路とは成り得ず、こ
の結果、励磁電流の増加が抑えられないという問題点が
あった。

【００１７】本発明の目的は、上記のような問題点を解
消するためになされたもので、冷却性能の向上による小
形軽量化がさらに充分に図ることができる回転電機を提
供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、ハウジング
をマグネシウム合金で製作することにより達成され、さ
らには、このハウジングをダイカスト鋳造により製作す
ることにより、より良く達成される。

【００１９】

【作用】マグネシウム合金は、鉄系鋳物やアルミニウム
合金に比べ軽い。すなわち、比重は、鉄系鋳物が７.
２、アルミニウム合金は２.７であるのに対して、マグ
ネシウム合金は１.７４であり、従って、ハウジングを
マグネシウム合金で製作することにより、その重量は鉄
の１／４、アルミニウム合金の２／３になる。

【００２０】一方、マグネシウム合金の熱伝導率は、ア
ルミニウム合金の７０％程度で、やや低いが、ハウジン
グの冷却面積を３０％程度増やしてやれば、アルミニウ
ム合金の場合と同等になる。

【００２１】そして、この冷却面積の増加も、マグネシ
ウム合金のもつ流動性の良さを利用することにより、重
量の増加を伴うことなく容易に対応することができる。
すなわち、マグネシウム合金は流動性が良好なので、放
熱フィンの厚さを充分に薄くでき、この結果、重量の増
加をもたらすことなく、容易に放熱フィンの枚数を増加
させることができるからである。

【００２２】従って、冷却性が向上して軽量で小形の回
転電機が提供できる。

【００２３】次に、マグネシウム合金は、非磁性体であ
るアルミニウム合金とは異なって、磁性体であり、この
結果、一応、磁路としての機能をもたせることができ
る。すなわち、マグネシウム合金は、固定子鉄心として
一般に用いられている珪素鋼板よりは劣るものの、合金
添加材を工夫することにより、かなりの透磁率をもたせ
ることができるので、ハウジングにより固定子磁路の一
部を形成させることができ、結果として、固定子鉄心に
よる磁路面積を減少させることができることになり、さ
らに軽量化が得られるのである。

【００２４】

【実施例】以下、本発明による回転電機について、図示
の実施例により詳細に説明する。図１は、本発明を、汎
用の誘導電動機に適用した場合の一実施例で、図におい
て、１Ｍはマグネシウム合金で作られたハウジングで、
その他は図５で説明した従来例と同じである。この実施
例におけるハウジング１Ｍは、鉄系鋳物やアルミニウム
合金より軽量で熱伝導性の良いマグネシウム合金材料を
用い、生産性のよいダイカスト鋳造により作成されてい
る。

【００２５】次に、この実施例におけるハウジング１と
固定子３について、図２〜図４により、さらに詳細に説
明する。

【００２６】図２は、このハウジング１Ｍを側面から見
た図で、図示のように、ほぼ円筒形に作られており、そ
の内周に固定子３が装着されている。この固定子３は、
図３に示すように、従来技術と同様、鉄心材料の歩留ま
りを良くするために、部分的に丸形の一部を切り欠いた
角形状３ｃを有する外径形状に作られている。

【００２７】なお、この実施例では、該切り欠き角形状
部３ｃが４個設けたもので説明するが、これに限定され
るものではない。しかして、前記した歩留まりを良くす
るという観点からは、このように４個設けるのが一般的
である。

【００２８】次に、この実施例の作用効果について、図
４により説明する。この図４は、同一回転子直径の誘導
電動機において、ハウジング１を鉄系鋳物で作成した場
合と、アルミニウム合金で作った場合、それに本発明の
実施例の通り、マグネシウム合金で製作した場合につい
て、それぞれ固定子(鉄心)３の外径寸法と、ハウジング
１の外径寸法が、どのように違ってくるのかを示したも
のである。

【００２９】まず、１Ｆｅは鉄系鋳物のハウジングを表
わしており、このときの固定子は３Ｆｅで表わすものと
なる。次に、１Ａｌは、アルミニウム合金材のハウジン
グの場合で、このときは、固定子は、３Ａｌで示すよう
になる。そして、１Ｍｇは、本発明によるマグネシウム
合金のハウジングを示したもので、このときの固定子
は、３Ｍｇで示すものとなる。

【００３０】従って、この図４から、ハウジングをマグ
ネシウム合金で構成すると、ハウジングを固定子磁路の
一部として機能させることができるので、鉄系鋳物やア
ルミニウム合金でハウジングを作成した場合に比して、
固定子鉄心外径を小さくできることが判り、それと共
に、ハウジングの外径も小さくできることが判り、この
結果、上記実施例によれば、回転電機の小型化と軽量化
が、さらに図れることが判る。

【００３１】ここで、マグネシウム合金のハウジングを
用いて、固定子磁路の一部を、このハウジングにより形
成するようにした場合の特性について、計算結果を用い
て説明すると、以下の通りである。

【００３２】以下は、定格出力が３.７ｋＷの４Ｐの誘
導電動機を例にしたもので、ハウジングの円筒厚み分だ
け固定子鉄心の外径が大きくなったものとして、本発明
の一実施例による電動機の各設計緒元を求め、それを、
従来技術によるアルミニウム合金の場合を１００％とし
た比率で示したものである。

【００３３】ａ固定子鉄心背部磁束密度８５％ｂ固定子鉄心背部アンペアターン７０〜８４％（透磁率による）ｃ全アンペアターン９５〜９７％（同上）ｄ励磁電流９５〜９７％（同上）ｅ固定子鉄心重量９０％ｆ鉄損８８％ｇ無負荷全損失９０％ｈ効率１０１％ｉ力率１０１％ｊ全負荷電流９８％ｋハウジング重量６２％この計算結果から明らかなように、マグネシウム合金の
場合、つまり上記実施例の場合は、アルミニウム合金の
場合、つまり従来技術の場合に比して、ハウジング重量
だけでなく、固定子鉄心も軽くなることが判る。

【００３４】ついで励磁電流は３〜５％減少し、効率は
１％向上している。そして力率も１％向上している。こ
こで、現在、このような汎用の誘導電動機の効率、力率
が、ほとんど限界値に近いところまで到達していること
に鑑みると、この１％の効率と力率の向上でも充分に大
きな意義があり、従って、上記実施例によれば、効率と
力率の改善を充分に図ることができる。

【００３５】次に、マグネシウム合金の固有抵抗は、ア
ルミニウム合金に比して約２倍と大きい。従って、ハウ
ジングの一部を磁路とした場合、そこを交番磁束が通る
際に生じる渦電流が流れ難くなり、この結果、渦電流損
が半減する。これは、一般にいう漂遊損失が低減するこ
とを意味し、結局、上記実施例によれば、効率の良い回
転電機を得ることができる。

【００３６】さらに、マグネシウム合金は溶解点が約６
００℃で、鉄(約１２００℃)やアルミニウム合金(約７
００℃)より低く、しかも湯流れ性がよい。加えて２種
類のダイカスト法(コールド及びホットチャンバー法)を
利用できるという利点がある。

【００３７】従って、上記実施例によれば、生産性が良
く、さらなる薄肉化と複雑な形状の採用などが可能にな
り、この結果、ハウジング形状の工夫により、重量の増
加を伴うことなく、より高い剛性の確保が容易になるの
で、さらに軽量化を図ることができる。

【００３８】また、マグネシウム合金は、その結晶構造
中に存在する転位線が、不純物原子により、ところどこ
ろを止められている形になっており、これが、外力に応
じて非可逆的に往復運動する。従って、この動きによ
り、マグネシウム合金のハウジングでは内部摩擦が発生
し、振動を吸収することができるようになり、この結
果、上記実施例によれば、低振動で低騒音の回転電機を
容易に得ることができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、ほぼ円筒状のハウジン
グの両端にエンドブラケットを組付けた構成の回転電機
において、該ハウジングの材質をマグネシウム合金で構
成し、このとき、該ハウジングをダイカスト鋳造により
製作することもできるので、以下に列挙する効果を得る
ことができる。

【００４０】１．冷却性能が向上するため、小形軽量の
回転電機が提供できる。

【００４１】２．励磁電流や渦電流損が減少し、効率、
力率が向上されるので、省電力の回転電機を提供でき
る。

【００４２】３．ハウジングの成形性が良いので、回転
電機の製作が容易となる。

【００４３】４．振動減衰機能が得られるので、低振動
で低騒音の回転電機を容易に提供できる。

【００４４】５．ハウジングの寸法安定性がよいので、
金型から取り出す際の歪や残留応力が小さく、その結
果、仕上げに必要な機械加工が最小限ですむ。

【００４５】６．ハウジングの機械加工性が良いので、
加工エネルギーが少なくて済み、工具寿命が伸びる。

【００４６】７．以上の結果、安価な回転電機を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による回転電機の一実施例を示す部分断
面による側面図である。

【図２】本発明の一実施例の部分断面による正面図であ
る。

【図３】本発明の一実施例が適用対象とする固定子の正
面図である。

【図４】本発明の一実施例を示すハウジングと固定子の
説明図

【図５】回転電機の従来例を示す部分断面による側面図
である。

【符号の説明】

１、１Ｍハウジング１ａ放熱フィン２Ａ、２Ｂエンドブラケット３固定子３ａ固定子鉄心３ｂ固定子コイル３ｃ切り欠き角形状部４Ａ、４Ｂ軸受５回転子６回転軸７エンドリング８内ファン９外ファン１０エンドカバー１０ａ通風口１０ｂ通風出口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部にほぼ円筒状の電機子鉄心を収容し
たほぼ円筒状のハウジングと、このハウジングの両端に
組付けたエンドブラケットとを備えた回転電機におい
て、少なくとも上記ハウジングがマグネシウム合金で構成さ
れていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】請求項１の発明において、上記ハウジン
グがダイカスト鋳造により形成されていることを特徴と
する回転電機。