JPH10229653A - 回転電機の通風冷却構造 - Google Patents
回転電機の通風冷却構造Info
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- JPH10229653A JPH10229653A JP3154297A JP3154297A JPH10229653A JP H10229653 A JPH10229653 A JP H10229653A JP 3154297 A JP3154297 A JP 3154297A JP 3154297 A JP3154297 A JP 3154297A JP H10229653 A JPH10229653 A JP H10229653A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- ventilation
- peripheral surface
- stator
- electric machine
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- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転電機の固定子５の内周面と回転子４の外
周面との間のギャップ８中の冷却を良好にする。 【解決手段】 固定子５の内周面に軸方向に伸びる複数
の通風溝２０を形成する。この通風溝２０は、空気の流
入方向から見て回転子４の回転方向に沿いスキューして
おり、しかも、溝の側面２０ｂは、回転子４の中心から
外周側に向かう方向に対して、回転子４の回転方向に傾
斜している。このため、回転子４の回転に伴う円周方向
の旋回空気流は、通風溝２０内に入り易くなり、この通
風溝２０に沿って流通して排出され、ギャップ８の冷却
が良好になる。
周面との間のギャップ８中の冷却を良好にする。 【解決手段】 固定子５の内周面に軸方向に伸びる複数
の通風溝２０を形成する。この通風溝２０は、空気の流
入方向から見て回転子４の回転方向に沿いスキューして
おり、しかも、溝の側面２０ｂは、回転子４の中心から
外周側に向かう方向に対して、回転子４の回転方向に傾
斜している。このため、回転子４の回転に伴う円周方向
の旋回空気流は、通風溝２０内に入り易くなり、この通
風溝２０に沿って流通して排出され、ギャップ８の冷却
が良好になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機の通風冷
却構造に関し、回転子の外周面と固定子の内周面との間
のギャップ中の空気を良好に排出し、且つ、軸方向に沿
い流れる冷却風に対する通風抵抗を低減して、良好な冷
却ができるように工夫したものである。かかる本発明
は、特に超高速回転電機に適用して好適なものである。
却構造に関し、回転子の外周面と固定子の内周面との間
のギャップ中の空気を良好に排出し、且つ、軸方向に沿
い流れる冷却風に対する通風抵抗を低減して、良好な冷
却ができるように工夫したものである。かかる本発明
は、特に超高速回転電機に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の回転電機の一例を、図５を参照し
て説明する。同図に示すように、回転軸１は、軸受２を
介してブラケット３に回転自在に支持されており、この
回転軸１には回転子４が備えられている。固定子鉄心５
ａ及び固定子コイル５ｂでなる固定子５は、フレーム６
に固定されている。
て説明する。同図に示すように、回転軸１は、軸受２を
介してブラケット３に回転自在に支持されており、この
回転軸１には回転子４が備えられている。固定子鉄心５
ａ及び固定子コイル５ｂでなる固定子５は、フレーム６
に固定されている。
【０００３】固定子鉄心５ａの外周部には、軸方向に伸
びる通風路７が、フレーム６との接触部に沿い形成され
ている。また、回転子４の外周面と固定子５の内周面と
の間には、円筒状のギャップ８が形成されている。更
に、一方（図では左側）のブラケット３には流入口９ａ
が形成され、他方（図では右側）のブラケット３には流
出口９ｂが形成されている。
びる通風路７が、フレーム６との接触部に沿い形成され
ている。また、回転子４の外周面と固定子５の内周面と
の間には、円筒状のギャップ８が形成されている。更
に、一方（図では左側）のブラケット３には流入口９ａ
が形成され、他方（図では右側）のブラケット３には流
出口９ｂが形成されている。
【０００４】また、図示は省略しているが、回転軸に固
定されて、この回転軸と共に回転する冷却ファンが備え
られている。
定されて、この回転軸と共に回転する冷却ファンが備え
られている。
【０００５】上記構成の回転電機では、運転により回転
軸１が回転して冷却ファンが回転することにより、外部
空気が流入口９ａから内部に取り込まれる。取り込まれ
た空気の一部は、一端側（左側）の固定子コイル５ｂの
端部に沿って流れ、通風路７を経由してから、他端側
（右側）の固定子コイル５ｂの端部に沿って流れ、最終
的には流出口９ｂから排出される。また、取り込まれた
空気の残り部は、ギャップ８中を軸方向に流れ、排出口
９ｂから排出される。このように、内部に空気を軸方向
に流通させて空気冷却することにより、回転電機の運転
中の損失に起因する温度上昇を抑えて、各部分の温度を
適当な温度レベル以下に抑えることができる。
軸１が回転して冷却ファンが回転することにより、外部
空気が流入口９ａから内部に取り込まれる。取り込まれ
た空気の一部は、一端側（左側）の固定子コイル５ｂの
端部に沿って流れ、通風路７を経由してから、他端側
（右側）の固定子コイル５ｂの端部に沿って流れ、最終
的には流出口９ｂから排出される。また、取り込まれた
空気の残り部は、ギャップ８中を軸方向に流れ、排出口
９ｂから排出される。このように、内部に空気を軸方向
に流通させて空気冷却することにより、回転電機の運転
中の損失に起因する温度上昇を抑えて、各部分の温度を
適当な温度レベル以下に抑えることができる。
【０００６】なお、冷却効果を向上させるために、図６
に示すように、固定子鉄心５ａの内周面に、軸方向に伸
びる通風溝１０を、軸と平行に形成し、しかも、溝断面
形状を矩形状にした従来技術もある。なお、かかる従来
の通風溝１０は、後述する本発明のものとは異なり、回
転方向にスキューされておらず、また、溝断面形状を傾
斜させてはいない。
に示すように、固定子鉄心５ａの内周面に、軸方向に伸
びる通風溝１０を、軸と平行に形成し、しかも、溝断面
形状を矩形状にした従来技術もある。なお、かかる従来
の通風溝１０は、後述する本発明のものとは異なり、回
転方向にスキューされておらず、また、溝断面形状を傾
斜させてはいない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来技術
では、ギャップ８中の空気温度が非常に高くなってしま
い、冷却効率が低下するという問題があった。このよう
にギャップ８中の空気温度が非常に高くなってしまう理
由は次の通りである。
では、ギャップ８中の空気温度が非常に高くなってしま
い、冷却効率が低下するという問題があった。このよう
にギャップ８中の空気温度が非常に高くなってしまう理
由は次の通りである。
【０００８】（１）ギャップ８の通風断面は、他の通風
部分の通風断面に比べて狭い。 （２）ギャップ８の内径側に高速で回転する回転子４が
あるため、この回転子４の回転に伴う円周方向の強い旋
回空気流により、ギャップ８中の軸方向の空気の流れが
阻害されてしまう。この現象は、特に、超高速回転電機
の場合に顕著になる。 （３）超高速で回転する回転子４の表面（外周面）と空
気間で生ずる摩擦による大きな発熱（損失）が発生す
る。
部分の通風断面に比べて狭い。 （２）ギャップ８の内径側に高速で回転する回転子４が
あるため、この回転子４の回転に伴う円周方向の強い旋
回空気流により、ギャップ８中の軸方向の空気の流れが
阻害されてしまう。この現象は、特に、超高速回転電機
の場合に顕著になる。 （３）超高速で回転する回転子４の表面（外周面）と空
気間で生ずる摩擦による大きな発熱（損失）が発生す
る。
【０００９】なお、図６に示す従来技術では、通風溝１
０中を軸方向に流れる空気は、回転子４の回転に伴う円
周方向の旋回空気流の影響を受けやすく、ギャップ８程
度ではないが、かなりの通風抵抗の増大を招く。そこ
で、これを防止するため、図７に示すように溝ギャップ
面にクサビ１１等を配置して通風溝１０を全閉し通風溝
１０を完全独立通風溝（トンネル形の通風孔）とするこ
ともあるが、この場合には、固定子５の冷却には役立っ
ても、ギャップ８中の空気の排出には役立たないという
欠点がある。
０中を軸方向に流れる空気は、回転子４の回転に伴う円
周方向の旋回空気流の影響を受けやすく、ギャップ８程
度ではないが、かなりの通風抵抗の増大を招く。そこ
で、これを防止するため、図７に示すように溝ギャップ
面にクサビ１１等を配置して通風溝１０を全閉し通風溝
１０を完全独立通風溝（トンネル形の通風孔）とするこ
ともあるが、この場合には、固定子５の冷却には役立っ
ても、ギャップ８中の空気の排出には役立たないという
欠点がある。
【００１０】本発明は、上記従来技術に鑑み、円筒状の
ギャップ中の高温空気を、この円筒ギャップに開口した
通風溝に流れ易くするとともに、通風溝の通風抵抗を増
大させない（即ち、理想的には運転時の通風溝内通風抵
抗を、回転数が零のときの通風溝内抵抗と同じにする）
ようにした回転電機の通風冷却構造を提供することを目
的とする。
ギャップ中の高温空気を、この円筒ギャップに開口した
通風溝に流れ易くするとともに、通風溝の通風抵抗を増
大させない（即ち、理想的には運転時の通風溝内通風抵
抗を、回転数が零のときの通風溝内抵抗と同じにする）
ようにした回転電機の通風冷却構造を提供することを目
的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の構成は、回転子の外周面と固定子の内周面との間の
円筒状のギャップ中に、軸方向に沿い空気を流通させて
冷却を行う回転電機において、固定子の内周面に、軸方
向に伸びる複数本の通風溝を形成すると共に、各通風溝
を、空気の流入側から見て回転子の回転方向にスキュー
させていることを特徴とする。
明の構成は、回転子の外周面と固定子の内周面との間の
円筒状のギャップ中に、軸方向に沿い空気を流通させて
冷却を行う回転電機において、固定子の内周面に、軸方
向に伸びる複数本の通風溝を形成すると共に、各通風溝
を、空気の流入側から見て回転子の回転方向にスキュー
させていることを特徴とする。
【００１２】また本発明の構成は、回転子の外周面と固
定子の内周面との間の円筒状のギャップ中に、軸方向に
沿い空気を流通させて冷却を行う回転電機において、固
定子の内周面に、軸方向に伸びる複数本の通風溝を形成
すると共に、各通風溝を、空気の流入側から見て回転子
の回転方向にスキューさせ、更に、前記通風溝の面のう
ち径方向に伸びる側面を、回転子中心から外周側に向か
う方向に対して、回転子の回転方向に傾斜していること
を特徴とする。
定子の内周面との間の円筒状のギャップ中に、軸方向に
沿い空気を流通させて冷却を行う回転電機において、固
定子の内周面に、軸方向に伸びる複数本の通風溝を形成
すると共に、各通風溝を、空気の流入側から見て回転子
の回転方向にスキューさせ、更に、前記通風溝の面のう
ち径方向に伸びる側面を、回転子中心から外周側に向か
う方向に対して、回転子の回転方向に傾斜していること
を特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。なお、従来技術と同一部分に
は同一符号を付し、重複する説明は省略する。
に基づき詳細に説明する。なお、従来技術と同一部分に
は同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１４】本発明の実施の形態にかかる回転電機のう
ち、その固定子５の部分を、図１〜図４に示す。図１に
示すように、本実施の形態では固定子鉄心５ａの内周面
には、軸方向に伸びる通風溝２０が複数本（図１では１
本のみ示している）形成されている。しかも通風溝２０
は、空気の流入側から見て、回転子４の回転方向に沿い
角度θだけスキューしている。
ち、その固定子５の部分を、図１〜図４に示す。図１に
示すように、本実施の形態では固定子鉄心５ａの内周面
には、軸方向に伸びる通風溝２０が複数本（図１では１
本のみ示している）形成されている。しかも通風溝２０
は、空気の流入側から見て、回転子４の回転方向に沿い
角度θだけスキューしている。
【００１５】ギャップ８に臨む前記通風溝２０は、具体
的には図２に示すように、隣接する固定子鉄心５ａの間
に配置されている。また、本実施の形態では、固定子鉄
心５ａを挿入するコイル溝も、通風溝２０と同様に、空
気の流入側から見て、回転子４の回転方向に沿い角度θ
だけスキューしている。
的には図２に示すように、隣接する固定子鉄心５ａの間
に配置されている。また、本実施の形態では、固定子鉄
心５ａを挿入するコイル溝も、通風溝２０と同様に、空
気の流入側から見て、回転子４の回転方向に沿い角度θ
だけスキューしている。
【００１６】更に図３に示すように、通風溝２０はその
エッジ２０ａが、ギャップ８に対向するように、溝断面
形状が回転子４の回転方向に沿い傾斜している。即ち、
図４に示すように、通風溝２０の面のうち、径方向に伸
びる側面２０ｂが、回転子４の中心から外周側に向かう
方向の直線Ｌに対して、角度αだけ回転子４の回転方向
に沿い傾斜している。傾斜各度αとしては、２５°〜４
５°の角度を設定する。
エッジ２０ａが、ギャップ８に対向するように、溝断面
形状が回転子４の回転方向に沿い傾斜している。即ち、
図４に示すように、通風溝２０の面のうち、径方向に伸
びる側面２０ｂが、回転子４の中心から外周側に向かう
方向の直線Ｌに対して、角度αだけ回転子４の回転方向
に沿い傾斜している。傾斜各度αとしては、２５°〜４
５°の角度を設定する。
【００１７】かかる構成の実施の形態では、通風溝２０
の溝断面形状が角度α傾斜し、かつ、スキューがかかっ
ているので、回転子４の回転に伴いギャップ８中に生ず
る円周方向の旋回空気流は、通風溝２０内に入り易くな
り（傾斜角度αによる効果）、また、通風溝２０内に入
った空気はこの通風溝２０内を軸方向に流通し（スキュ
ーによる効果）、結局、高温となったギャップ８中の空
気が外部に効率良く排出されることになる。よってギャ
ップ８の部分の冷却を良好に行うことができる。
の溝断面形状が角度α傾斜し、かつ、スキューがかかっ
ているので、回転子４の回転に伴いギャップ８中に生ず
る円周方向の旋回空気流は、通風溝２０内に入り易くな
り（傾斜角度αによる効果）、また、通風溝２０内に入
った空気はこの通風溝２０内を軸方向に流通し（スキュ
ーによる効果）、結局、高温となったギャップ８中の空
気が外部に効率良く排出されることになる。よってギャ
ップ８の部分の冷却を良好に行うことができる。
【００１８】また、通風溝２０は、回転子４の回転に伴
う円周方向の旋回空気流の流れの影響を殆ど受けず、運
転中であっても静止時と略同じ程度の通風抵抗で、通風
溝２０中に空気を流通することができ、この点からも冷
却効率が向上する。
う円周方向の旋回空気流の流れの影響を殆ど受けず、運
転中であっても静止時と略同じ程度の通風抵抗で、通風
溝２０中に空気を流通することができ、この点からも冷
却効率が向上する。
【００１９】
【発明の効果】以上実施の形態と共に具体的に説明した
ように、本発明によれば、回転子の外周面と固定子の内
周面との間の円筒状のギャップ中に、軸方向に沿い空気
を流通させて冷却を行う回転電機において、固定子の内
周面に、軸方向に伸びる複数本の通風溝を形成すると共
に、各通風溝を、空気の流入側から見て回転子の回転方
向にスキューさせているため、運転中であっても静止時
と略同じ程度の通風抵抗で、通風溝中に空気を流通する
ことができ冷却効率が向上する。
ように、本発明によれば、回転子の外周面と固定子の内
周面との間の円筒状のギャップ中に、軸方向に沿い空気
を流通させて冷却を行う回転電機において、固定子の内
周面に、軸方向に伸びる複数本の通風溝を形成すると共
に、各通風溝を、空気の流入側から見て回転子の回転方
向にスキューさせているため、運転中であっても静止時
と略同じ程度の通風抵抗で、通風溝中に空気を流通する
ことができ冷却効率が向上する。
【００２０】また、本発明によれば、回転子の外周面と
固定子の内周面との間の円筒状のギャップ中に、軸方向
に沿い空気を流通させて冷却を行う回転電機において、
固定子の内周面に、軸方向に伸びる複数本の通風溝を形
成すると共に、各通風溝を、空気の流入側から見て回転
子の回転方向にスキューさせ、更に、前記通風溝の面の
うち径方向に伸びる側面を、回転子中心から外周側に向
かう方向に対して、回転子の回転方向に傾斜しているた
め、回転子の回転に伴いギャップ中に生ずる円周方向の
旋回空気流は、通風溝内に入り易くなり、通風溝内に入
った空気はこの通風溝を軸方向に流通し、結局、高温と
なったギャップ中の空気が外部に効率良く排出されるこ
とになる。よってギャップの部分の冷却を良好に行うこ
とができる。この結果、特に超高速回転電機において問
題となっていた、ギャップ部の冷却を良好に行うことが
できる。
固定子の内周面との間の円筒状のギャップ中に、軸方向
に沿い空気を流通させて冷却を行う回転電機において、
固定子の内周面に、軸方向に伸びる複数本の通風溝を形
成すると共に、各通風溝を、空気の流入側から見て回転
子の回転方向にスキューさせ、更に、前記通風溝の面の
うち径方向に伸びる側面を、回転子中心から外周側に向
かう方向に対して、回転子の回転方向に傾斜しているた
め、回転子の回転に伴いギャップ中に生ずる円周方向の
旋回空気流は、通風溝内に入り易くなり、通風溝内に入
った空気はこの通風溝を軸方向に流通し、結局、高温と
なったギャップ中の空気が外部に効率良く排出されるこ
とになる。よってギャップの部分の冷却を良好に行うこ
とができる。この結果、特に超高速回転電機において問
題となっていた、ギャップ部の冷却を良好に行うことが
できる。
【図１】本発明の実施の形態にかかる回転電機の固定子
を示す斜視図。
を示す斜視図。
【図２】本発明の実施の形態にかかる回転電機の固定子
の一部を示す正面図。
の一部を示す正面図。
【図３】本発明の実施の形態にかかる回転電機の固定子
の一部を示す斜視図。
の一部を示す斜視図。
【図４】本発明の実施の形態にかかる回転電機の固定子
の一部を示す正面図。
の一部を示す正面図。
【図５】回転電機を示す構成図。
【図６】従来の回転電機の通風溝部分を示す正面図。
【図７】従来の回転電機の通風溝部分を示す正面図。
１ 回転軸 ２ 軸受 ３ ブラケット ４ 回転子 ５ 固定子 ５ａ 固定子鉄心 ５ｂ 固定子コイル ６ フレーム ７ 通風路 ８ ギャップ ９ａ 流入口 ９ｂ 流出口 １０ 通風溝 １１ クサビ ２０ 通風溝 ２０ａ エッジ ２０ｂ 側面
Claims (2)
- 【請求項１】 回転子の外周面と固定子の内周面との間
の円筒状のギャップ中に、軸方向に沿い空気を流通させ
て冷却を行う回転電機において、 固定子の内周面に、軸方向に伸びる複数本の通風溝を形
成すると共に、各通風溝を、空気の流入側から見て回転
子の回転方向にスキューさせていることを特徴とする回
転電機の通風冷却構造。 - 【請求項２】 回転子の外周面と固定子の内周面との間
の円筒状のギャップ中に、軸方向に沿い空気を流通させ
て冷却を行う回転電機において、 固定子の内周面に、軸方向に伸びる複数本の通風溝を形
成すると共に、各通風溝を、空気の流入側から見て回転
子の回転方向にスキューさせ、更に、前記通風溝の面の
うち径方向に伸びる側面を、回転子中心から外周側に向
かう方向に対して、回転子の回転方向に傾斜しているこ
とを特徴とする回転電機の通風冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3154297A JPH10229653A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 回転電機の通風冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3154297A JPH10229653A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 回転電機の通風冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10229653A true JPH10229653A (ja) | 1998-08-25 |
Family
ID=12334089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3154297A Withdrawn JPH10229653A (ja) | 1997-02-17 | 1997-02-17 | 回転電機の通風冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10229653A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2477310A1 (en) * | 2011-01-14 | 2012-07-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Electrical machine with improved cooling |
| JP2014217166A (ja) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | アイシン精機株式会社 | 超電導回転機及びその冷却方法 |
| WO2016208351A1 (ja) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | 日立工機株式会社 | 電動工具 |
| JP2018102040A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | アイシン精機株式会社 | 回転電機 |
| WO2020030444A1 (de) * | 2018-08-10 | 2020-02-13 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Elektromaschine für ein kraftfahrzeug und stator für eine elektromaschine |
| CN115208085A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-10-18 | 上海电气风电集团股份有限公司 | 风力发电机的定子结构及包含其的风力发电机 |
-
1997
- 1997-02-17 JP JP3154297A patent/JPH10229653A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2477310A1 (en) * | 2011-01-14 | 2012-07-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Electrical machine with improved cooling |
| JP2014217166A (ja) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | アイシン精機株式会社 | 超電導回転機及びその冷却方法 |
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| JPWO2016208351A1 (ja) * | 2015-06-26 | 2018-04-05 | 日立工機株式会社 | 電動工具 |
| JP2018102040A (ja) * | 2016-12-19 | 2018-06-28 | アイシン精機株式会社 | 回転電機 |
| WO2020030444A1 (de) * | 2018-08-10 | 2020-02-13 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Elektromaschine für ein kraftfahrzeug und stator für eine elektromaschine |
| CN112042076A (zh) * | 2018-08-10 | 2020-12-04 | 宝马股份公司 | 用于机动车的电机和用于电机的定子 |
| CN112042076B (zh) * | 2018-08-10 | 2023-04-07 | 宝马股份公司 | 用于机动车的电机和用于电机的定子以及机动车 |
| CN115208085A (zh) * | 2022-06-14 | 2022-10-18 | 上海电气风电集团股份有限公司 | 风力发电机的定子结构及包含其的风力发电机 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |