JPH09140098A - 回転電機の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転子界磁巻線の冷却にヒートパイプを用いて
界磁巻線の温度上昇及び局部的なホットポイントを抑
制、均一化することにより、小型化が可能な回転電機を
提供すること。 【解決手段】回転電機の回転子鉄心８及び界磁巻線９か
ら発生する熱を、界磁巻線９とコイルブラケット１２の
間に配設される薄板状ヒートパイプ１３により吸熱し、
界磁巻線９及び回転子鉄心８を冷却するもので、ヒート
パイプ１３内の冷媒は吸熱の際に蒸発し、圧力差により
ヒートパイプ１３の端部に移動した後、ヒートパイプ１
３の突出部で通風ファン５及び回転子の回転による冷却
風にさらされ、冷媒蒸気は放熱すると共に液化し、液化
した冷媒はヒートパイプ１３内に設けられたウィックの
毛細管力によって界磁巻線９の発熱部に還流し、再び界
磁巻線９を冷却する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は回転子冷却にヒート
パイプを利用した回転電機の冷却装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の開放型回転電機を図７を参照して
説明する。同図において、１は開放型フレーム、２は珪
素鋼板を積層した固定子鉄心、３は固定子巻線、４は回
転子軸、５は回転子軸４に嵌合配置された通風ファン、
６はブラケット、７は軸受、８は回転子鉄心、９は界磁
巻線、１０は固定子鉄心に設けられた通風ダクト、１１
は通風ファン５により機内に吸引されて回転電機各部を
冷却する冷却風である。

【０００３】このような回転電機を運転すると、固定子
鉄心２と固定子巻線３と回転子鉄心８及び界磁巻線９か
ら発生する熱は、通風ファン５の作動によって機内に吸
引される冷却風１１によって機外に放出される。通常、
冷却効果を高めるために固定子鉄心２には図示のように
通風ダクト１０が設けられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の如き構成の従来
の回転電機は、通風ファン５により冷却風１１を機内に
吸引している。回転子の冷却は冷却風１１が回転子鉄心
である塊状鉄心８に巻かれた界磁巻線９を通過すること
によって行われるが、回転子鉄心間には巻線を固定する
コイルブラケットが複数個設けられ通風を妨げており、
また高速回転する回転子の軸方向には冷却風１１が入り
にくいなどのため、回転子の冷却状態が悪く、界磁巻線
９の温度が予想以上に上昇するという問題があった。

【０００５】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、その目的は回転子界磁巻線の冷却にヒートパ
イプを用いて界磁巻線の温度上昇及び局部的なホットポ
イントを抑制、均一化することにより、小型化が可能な
回転電機を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、回転軸の外周に配設された塊
状鉄心と前記塊状鉄心の外周に設けられた界磁巻線から
なる回転子と、前記回転子の外周にギャップを介して配
設される固定子鉄心と前記固定子鉄心に収納された固定
子巻線からなる固定子をファンにより通風冷却する回転
電機の冷却装置において、前記回転子の界磁巻線と前記
界磁巻線を保持するコイルブラケットの間に配設され、
発生熱を吸熱する冷媒を内部に封入した薄板状のヒート
パイプと、前記ヒートパイプを軸方向に片方または両方
を前記界磁巻線より突出させ、前記界磁巻線より発生し
た熱を前記ヒートパイプの突出部より放熱することを特
徴とする。

【０００７】本発明の請求項２は、請求項１記載の回転
電機の冷却装置において、前記回転子界磁巻線と前記コ
イルブラケットの間に挿入するヒートパイプの形状をＶ
字型としたことを特徴とする。

【０００８】本発明の請求項３は、請求項１記載の回転
電機の冷却装置において、前記界磁巻線より軸方向に突
出させた前記ヒートパイプの放熱部に放熱フィンを取り
付けるか、または複数のヒートパイプを放熱フィンによ
り連結したことを特徴とする。

【０００９】本発明の請求項４は、請求項１記載の回転
電機の冷却装置において、前記回転子及び前記固定子に
通風する通風ファンをアルミニウム等の高熱伝導材と
し、前記回転子界磁巻線と前記コイルブラケットの間に
挿入したヒートパイプと前記通風ファンを連結し、放熱
部として使用したことを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図１は本発明の第１実施例（請求項１
対応）の断面図、図２（ａ）は図１の回転子の平面図、
図２（ｂ）は同図（ａ）の軸方向断面図である。

【００１１】図において、１は開放型フレーム、２は珪
素鋼板を積層した固定子鉄心、３は固定子巻線、４は回
転子軸、５は回転子軸４に固定された通風ファン、６は
ブラケット、７は軸受、８は珪素鋼板を積層した塊状回
転子鉄心、９は界磁巻線、１０は通風ダクト、１１は通
風ファン５により機内に吸引されて回転電機各部を冷却
する冷却風、１２は界磁巻線９を保持するコイルブラケ
ット、１３は回転子界磁巻線９とコイルブラケット１２
の間に配設し、端部を界磁巻線９より軸方向に突出する
ように設置された薄板状のヒートパイプである。

【００１２】本実施例の回転電機が運転すると、回転子
鉄心８及び界磁巻線９から熱が発生する。この熱は界磁
巻線９とコイルブラケット１２の間に配設される薄板状
ヒートパイプ１３により吸熱され、界磁巻線９及び回転
子鉄心８は冷却される。ヒートパイプ１３内の冷媒は吸
熱の際に蒸発し、圧力差によりヒートパイプ１３の端部
に移動する。ヒートパイプ１３の突出部は通風ファン５
及び回転子の回転による冷却風にさらされており、ヒー
トパイプ１３の端部に移動した冷媒蒸気は放熱すると共
に液化する。液化した冷媒はヒートパイプ１３内に設け
られたウィックの毛細管力によって界磁巻線９の発熱部
に還流し、再び界磁巻線９を冷却する。

【００１３】このように、発生熱を吸熱する冷媒を内部
に封入した薄板状のヒートパイプを回転子界磁巻線とコ
イルブラケットの間に配設することにより、回転子及び
界磁巻線から発生する熱を吸熱し、界磁巻線より突出さ
せた放熱部より熱を放出する。ヒートパイプは界磁巻線
を冷却し、且つ軸方向温度を均一化することができる。

【００１４】従って、回転子で発生する熱をヒートパイ
プ１３で冷却する構成としたので、界磁巻線９の温度上
昇の抑制、且つ界磁巻線９の温度を均一化でき、回転電
機の小型化または容量を増加させることができる。

【００１５】図３（ａ）は本発明の第２実施例（請求項
２対応）の回転子の平面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の
軸方向断面図である。同図において、１３は回転子鉄心
８間にある界磁巻線９の形状と合致するようにＶ字型に
成形したヒートパイプである。このように回転子の界磁
巻線の形状に合致した挟み角を有したＶ字型の薄板状の
ヒートパイプを界磁巻線とコイルブラケットの間に配設
することにより、回転子鉄心間にある両方の界磁巻線９
を冷却し、且つその軸方向温度を均一化することができ
る。このようにヒートパイプ１３の形状をＶ字型にする
ことにより、回転子鉄心８間にある両方の界磁巻線から
効率よく吸熱することができ、高い冷却効果が得られ
る。

【００１６】図４は本発明の第３実施例（請求項３対
応）に係るヒートパイプ放熱部の斜視図である。同図に
おいて、１３はヒートパイプ、１４は放熱フィンであ
る。ヒートパイプの放熱部に放熱フィン１４を設けるこ
とにより、冷却効果を高めることができる。高熱伝導材
を用いた放熱フィン１４をヒートパイプ１３の放熱部に
設置しているので、ヒートパイプ１３の性能を向上させ
ることができる。

【００１７】図５は本発明の第４実施例（請求項３対
応）に係るヒートパイプ放熱部の斜視図である。同図に
おいて、１３はヒートパイプ，１４は放熱フィンであ
る。ヒートパイプの放熱部に放熱フィン１４を設け、ま
たは複数本のヒートパイプを冷却フィンで連結させるこ
とにより、冷却効果を高めることができる。高熱伝導材
を用いた放熱フィン１４をヒートパイプ１３の放熱部に
設置しているので、ヒートパイプ１３の性能を向上させ
ることができる。

【００１８】図６は本発明の第５実施例（請求項４対
応）の回転電機の断面図である。同図において、通風フ
ァン５に高熱伝導性の材質を用い、ヒートパイプ１３を
通風ファン５に連結する。このように構成しているの
で、界磁巻線９より発生した熱はヒートパイプ１３に吸
熱され、通風ファン５で放熱される。このように通風フ
ァン５の材質に高熱伝導材を使用し、ヒートパイプ１３
を軸方向に通風ファン５まで延長・接続することで、通
風ファン５が放熱フィンを兼用するので冷却効果を高め
ることができる。従って、放熱部面積を大きく取れ、ヒ
ートパイプの性能が向上し、一層高い冷却効果を得るこ
とができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
発生熱を吸熱する冷媒を内部に封入した薄板状のヒート
パイプを回転子界磁巻線とその巻線を保持するコイルブ
ラケットの間に配設し、ヒートパイプ放熱部を軸方向に
界磁巻線より突出させ、界磁巻線より発生した熱を、ヒ
ートパイプ突出部より放熱することにより回転子を冷却
することで、回転子界磁巻線の温度上昇を抑制し、且つ
界磁巻線の軸方向温度を均一化でき、回転電機の小型化
または容量を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の断面図。

【図２】同図（ａ）は図１の回転子の平面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）の断面図。

【図３】同図（ａ）は本発明の第２実施例の回転子の平
面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の断面図。

【図４】本発明の第３実施例に係るヒートパイプ放熱部
の斜視図。

【図５】本発明の第４実施例に係るヒートパイプ放熱部
の斜視図。

【図６】本発明の第５実施例の断面図。

【図７】従来の開放型回転電機の断面図。

【符号の説明】

１…開放型フレーム、２…固定子鉄心、３…固定子巻
線、４…回転子軸、５…通風ファン、６…ブラケット、
７…軸受、８…回転子鉄心、９…界磁巻線、１０…通風
ダクト、１１…冷却風、１２…コイルブラケット、１３
…ヒートパイプ、１４…放熱フィン。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸の外周に配設された塊状鉄心と前
   記塊状鉄心の外周に設けられた界磁巻線からなる回転子
   と、前記回転子の外周にギャップを介して配設される固
   定子鉄心と前記固定子鉄心に収納された固定子巻線から
   なる固定子をファンにより通風冷却する回転電機の冷却
   装置において、前記回転子の界磁巻線と前記界磁巻線を
   保持するコイルブラケットの間に配設され、発生熱を吸
   熱する冷媒を内部に封入した薄板状のヒートパイプと、
   前記ヒートパイプを軸方向に片方または両方を前記界磁
   巻線より突出させ、前記界磁巻線より発生した熱を前記
   ヒートパイプの突出部より放熱することを特徴とする回
   転電機の冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回転電機の冷却装置にお
   いて、前記回転子界磁巻線と前記コイルブラケットの間
   に挿入するヒートパイプの形状をＶ字型としたことを特
   徴とする回転電機の冷却装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の回転電機の冷却装置にお
   いて、前記界磁巻線より軸方向に突出させた前記ヒート
   パイプの放熱部に放熱フィンを取り付けるか、または複
   数のヒートパイプを放熱フィンにより連結したことを特
   徴とする回転電機の冷却装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の回転電機の冷却装置にお
   いて、前記回転子及び前記固定子に通風する通風ファン
   をアルミニウム等の高熱伝導材とし、前記回転子界磁巻
   線と前記コイルブラケットの間に挿入したヒートパイプ
   と前記通風ファンを連結し、放熱部として使用したこと
   を特徴とする回転電機の冷却装置。