JP2000166156A - 回転電機及び回転電機に使用する磁性楔の製造方法 - Google Patents
回転電機及び回転電機に使用する磁性楔の製造方法Info
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- JP2000166156A JP2000166156A JP10332552A JP33255298A JP2000166156A JP 2000166156 A JP2000166156 A JP 2000166156A JP 10332552 A JP10332552 A JP 10332552A JP 33255298 A JP33255298 A JP 33255298A JP 2000166156 A JP2000166156 A JP 2000166156A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明の目的は、径方向の電磁力に対して破損
を防止できる磁性楔の性能を向上した回転電機を提供す
ることにある。 【解決手段】本発明の磁性楔は、樹脂に磁性粒子を混ぜ
て構成し、磁性粒子を加圧方向と直交する方向の長さを
加圧方向の長さより長くに、運転中の固定子巻線に流れ
る電磁力に対して、変形しにくい形状にして、破損を生
じにくくすることにある。
を防止できる磁性楔の性能を向上した回転電機を提供す
ることにある。 【解決手段】本発明の磁性楔は、樹脂に磁性粒子を混ぜ
て構成し、磁性粒子を加圧方向と直交する方向の長さを
加圧方向の長さより長くに、運転中の固定子巻線に流れ
る電磁力に対して、変形しにくい形状にして、破損を生
じにくくすることにある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄心に設けた複数
のスロット内に収納した巻線をスロット内で支持する磁
性楔を改良した回転電機に関する。
のスロット内に収納した巻線をスロット内で支持する磁
性楔を改良した回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般的な従来構造の軸方向通風回転電機
において、固定子鉄心および回転子鉄心に通風ダクトを
設け冷却効果の向上を図った例として、実開昭６０−１
８１１６２号公報がある。この従来例が図１の回転電機
と異なるのは、固定子鉄心内に固定子巻線を収納するた
めに固定子鉄心の開口部（スロットと呼ぶ）を有する構
造となり、固定子巻線にて発生する磁束は固定子と回転
子間のギャップ部において周方向に粗密が生じる。
において、固定子鉄心および回転子鉄心に通風ダクトを
設け冷却効果の向上を図った例として、実開昭６０−１
８１１６２号公報がある。この従来例が図１の回転電機
と異なるのは、固定子鉄心内に固定子巻線を収納するた
めに固定子鉄心の開口部（スロットと呼ぶ）を有する構
造となり、固定子巻線にて発生する磁束は固定子と回転
子間のギャップ部において周方向に粗密が生じる。
【０００３】また、他の例として、実開昭４９−２７６
０２号公報がある。この従来例が図１の回転電機と異な
るのは、回転子にのみ径方向通風ダクトを軸方向のほぼ
中央に配置されており、冷却風はエアギャップ軸方向ダ
クトおよび回転子軸方向通風ダクトより排出するように
したものである。
０２号公報がある。この従来例が図１の回転電機と異な
るのは、回転子にのみ径方向通風ダクトを軸方向のほぼ
中央に配置されており、冷却風はエアギャップ軸方向ダ
クトおよび回転子軸方向通風ダクトより排出するように
したものである。
【０００４】また、他の例として、特公平４−４６０６
３号公報がある。この従来例が図１の回転電機と異なる
のは、固定子鉄心に固定子巻線を収納するため磁性材料
よりなる固定子楔（磁性楔）を採用することにより、固
定子鉄心と回転子鉄心間のエアギャップ部における磁束
の粗密を低減し、発生損失を低減するようにしたもので
あるが、この磁性楔の透磁率を周方向に対し、径方向の
透磁率を大きくするために磁性細線を斜め径方向に配置
しモールドにて固形化することにより、周方向の漏れ磁
束を削減しようとしている。ここで固定子巻線に流れる
電流による電磁力により、固定子楔に径方向の力が働
く。
３号公報がある。この従来例が図１の回転電機と異なる
のは、固定子鉄心に固定子巻線を収納するため磁性材料
よりなる固定子楔（磁性楔）を採用することにより、固
定子鉄心と回転子鉄心間のエアギャップ部における磁束
の粗密を低減し、発生損失を低減するようにしたもので
あるが、この磁性楔の透磁率を周方向に対し、径方向の
透磁率を大きくするために磁性細線を斜め径方向に配置
しモールドにて固形化することにより、周方向の漏れ磁
束を削減しようとしている。ここで固定子巻線に流れる
電流による電磁力により、固定子楔に径方向の力が働
く。
【０００５】しかし、従来構造では磁性細線が斜め径方
向のため、固定子楔の径方向の許容応力は小さく固定子
楔の破損又は機器の大形化を招く。
向のため、固定子楔の径方向の許容応力は小さく固定子
楔の破損又は機器の大形化を招く。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来の構造では、固定
子鉄心には固定子巻線を収納するための固定子スロット
があり、固定子スロットの内側には寸法に相当する開口
部が存在する。このため固定子巻線５が作る磁束は固定
子鉄心と回転子鉄心との間のエアギャップ部において、
周方向に粗密が生じ電磁気的損失が増大し、温度上昇お
よび振動・騒音の増大を招く。
子鉄心には固定子巻線を収納するための固定子スロット
があり、固定子スロットの内側には寸法に相当する開口
部が存在する。このため固定子巻線５が作る磁束は固定
子鉄心と回転子鉄心との間のエアギャップ部において、
周方向に粗密が生じ電磁気的損失が増大し、温度上昇お
よび振動・騒音の増大を招く。
【０００７】実開昭６０−１８１１６２号公報では、回
転子鉄心および固定子鉄心に回転子径方向通風ダクト及
び固定子径方向通風ダクトを設け、この通風ダクトによ
るファン効果によって冷却しているが、エアギャップ部
の磁束の粗密による電磁気的損失の増大のため温度上昇
が過大となる。
転子鉄心および固定子鉄心に回転子径方向通風ダクト及
び固定子径方向通風ダクトを設け、この通風ダクトによ
るファン効果によって冷却しているが、エアギャップ部
の磁束の粗密による電磁気的損失の増大のため温度上昇
が過大となる。
【０００８】また、実開昭４９−２７６０２号公報で
は、固定子径方向通風ダクトが無く固定子の温度が高く
なり、また、エアギャップ部の磁束の粗密による電磁気
的損失の増大のため温度上昇が過大となるという問題が
あった。
は、固定子径方向通風ダクトが無く固定子の温度が高く
なり、また、エアギャップ部の磁束の粗密による電磁気
的損失の増大のため温度上昇が過大となるという問題が
あった。
【０００９】また、特公平４−４６０６３号公報では、
磁性材料よりなる固定子楔は斜め径方向に磁性細線を有
するモールド材であるため、径方向電磁力により固定子
楔が破損するという問題があった。また、通常磁性楔は
周方向の透磁率に対し径方向の透磁率を大きくし漏れ磁
束を低減することが有効であることは良く知られてい
る。
磁性材料よりなる固定子楔は斜め径方向に磁性細線を有
するモールド材であるため、径方向電磁力により固定子
楔が破損するという問題があった。また、通常磁性楔は
周方向の透磁率に対し径方向の透磁率を大きくし漏れ磁
束を低減することが有効であることは良く知られてい
る。
【００１０】例えば、特公平４−４６０６３号公報で
は、そのため斜め径方向に磁性細線を持ったモールドに
て構成されている。逆に、この磁性細線のために径方向
の曲げに対する強度は低く、磁性楔が固定子巻線に流れ
る電流により働く径方向電磁力により、破損するという
問題がある。
は、そのため斜め径方向に磁性細線を持ったモールドに
て構成されている。逆に、この磁性細線のために径方向
の曲げに対する強度は低く、磁性楔が固定子巻線に流れ
る電流により働く径方向電磁力により、破損するという
問題がある。
【００１１】本発明の目的は、径方向の電磁力に対して
破損を防止できる磁性楔の性能を向上した回転電機を提
供することにある。
破損を防止できる磁性楔の性能を向上した回転電機を提
供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の回転
電機は、フレーム内に回転子軸と共に回転する回転子鉄
心と、回転子鉄心に対応するフレームに固定子鉄心を支
持し、固定子鉄心及び回転子鉄心の鉄心に設けた複数の
スロット内に収納した巻線をスロット内に挿入した磁性
楔で支持する回転電機において、磁性楔を樹脂に磁性粒
子を混ぜて構成し、磁性粒子を加圧方向と直交する方向
の長さを加圧方向の長さより長くすることにある。
電機は、フレーム内に回転子軸と共に回転する回転子鉄
心と、回転子鉄心に対応するフレームに固定子鉄心を支
持し、固定子鉄心及び回転子鉄心の鉄心に設けた複数の
スロット内に収納した巻線をスロット内に挿入した磁性
楔で支持する回転電機において、磁性楔を樹脂に磁性粒
子を混ぜて構成し、磁性粒子を加圧方向と直交する方向
の長さを加圧方向の長さより長くすることにある。
【００１３】本発明の請求項２の回転電機は、磁性粒子
は軸方向及び周方向の寸法の長さが径方向の長さより長
いことにある。
は軸方向及び周方向の寸法の長さが径方向の長さより長
いことにある。
【００１４】本発明の請求項３の回転電機は、フレーム
内に回転子軸と共に回転する回転子鉄心とに巻線を装着
し、回転子鉄心に対応するフレームに固定子鉄心を支持
し、固定子鉄心に設けたスロット内に収納した巻線をス
ロット内に挿入した磁性楔で支持し、磁性楔を樹脂に磁
性粒子を混ぜて構成し、磁性粒子を加圧方向と直交する
軸方向の長さを加圧方向の長さより長くし、回転子軸に
設けた冷却ファンによる冷却風をフレームの一方側供給
口から回転子鉄心及び固定子鉄心に設けた軸方向通風ダ
クトを介して他方側排気口に排気して回転電機を冷却
し、軸方向通風ダクトと直交する方向の回転子鉄心及び
固定子鉄心に径方向通風ダクトを設け、上記磁性粒子の
軸方向の長さが径方向通風ダクト方向に向くように構成
したことにある。
内に回転子軸と共に回転する回転子鉄心とに巻線を装着
し、回転子鉄心に対応するフレームに固定子鉄心を支持
し、固定子鉄心に設けたスロット内に収納した巻線をス
ロット内に挿入した磁性楔で支持し、磁性楔を樹脂に磁
性粒子を混ぜて構成し、磁性粒子を加圧方向と直交する
軸方向の長さを加圧方向の長さより長くし、回転子軸に
設けた冷却ファンによる冷却風をフレームの一方側供給
口から回転子鉄心及び固定子鉄心に設けた軸方向通風ダ
クトを介して他方側排気口に排気して回転電機を冷却
し、軸方向通風ダクトと直交する方向の回転子鉄心及び
固定子鉄心に径方向通風ダクトを設け、上記磁性粒子の
軸方向の長さが径方向通風ダクト方向に向くように構成
したことにある。
【００１５】本発明の請求項４の回転電機は、フレーム
内に回転子軸と共に回転する回転子鉄心とに巻線を装着
し、回転子鉄心に対応するフレームに固定子鉄心を支持
し、固定子鉄心に設けたスロット内に収納した巻線をス
ロット内に挿入した磁性楔で支持し、磁性楔を樹脂に磁
性粒子を混ぜて構成し、磁性粒子を加圧方向と直交する
軸方向の長さを加圧方向の長さより長くし、回転子軸に
設けた冷却ファンによる冷却風をフレームの一方側供給
口から回転子鉄心及び固定子鉄心に設けた軸方向通風ダ
クトを介して他方側排気口に排気して回転電機を冷却
し、軸方向通風ダクトと直交する方向の回転子鉄心及び
固定子鉄心に径方向通風ダクトを設け、上記磁性楔の周
方向透磁率及び軸方向透磁率を径方向透磁率より大きく
することにある。
内に回転子軸と共に回転する回転子鉄心とに巻線を装着
し、回転子鉄心に対応するフレームに固定子鉄心を支持
し、固定子鉄心に設けたスロット内に収納した巻線をス
ロット内に挿入した磁性楔で支持し、磁性楔を樹脂に磁
性粒子を混ぜて構成し、磁性粒子を加圧方向と直交する
軸方向の長さを加圧方向の長さより長くし、回転子軸に
設けた冷却ファンによる冷却風をフレームの一方側供給
口から回転子鉄心及び固定子鉄心に設けた軸方向通風ダ
クトを介して他方側排気口に排気して回転電機を冷却
し、軸方向通風ダクトと直交する方向の回転子鉄心及び
固定子鉄心に径方向通風ダクトを設け、上記磁性楔の周
方向透磁率及び軸方向透磁率を径方向透磁率より大きく
することにある。
【００１６】本発明の請求項５の回転電機は、磁性楔の
比透磁率を５〜２０にすることを特徴とする請求項１か
ら４いずれか１項記載にある。
比透磁率を５〜２０にすることを特徴とする請求項１か
ら４いずれか１項記載にある。
【００１７】本発明の請求項６の回転電機は、固定子鉄
心内径寸法に対する軸方向寸法の比率が５０〜１５０ｍ
ｍ毎に１個の回転子鉄心及び固定子鉄心に径方向通風ダ
クトを設けたことを特徴とする請求項３又は４記載にあ
る。
心内径寸法に対する軸方向寸法の比率が５０〜１５０ｍ
ｍ毎に１個の回転子鉄心及び固定子鉄心に径方向通風ダ
クトを設けたことを特徴とする請求項３又は４記載にあ
る。
【００１８】本発明の請求項７の磁性楔の製造方法は、
円弧形状の鉄粉と樹脂とを混ぜて混合粉とし、混合粉を
楔形状の型に充填した状態で加圧し、鉄粉を加圧方向と
直交する方向の長さを加圧方向の長さより長く形成し、
その後加熱硬化して磁性楔を製造することにある。
円弧形状の鉄粉と樹脂とを混ぜて混合粉とし、混合粉を
楔形状の型に充填した状態で加圧し、鉄粉を加圧方向と
直交する方向の長さを加圧方向の長さより長く形成し、
その後加熱硬化して磁性楔を製造することにある。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の実施例を図１、図２、図
３、図４により説明する。回転電機が回転し、回転子軸
４に取り付けられた冷却ファン１１により発生した冷却
風は、図１に矢印で示すようにブラケット入口通風口１
２ａを通り、固定子鉄心外側軸方向通風ダクト７とエア
ギャップ軸方向通風ダクト１０及び回転子軸方向通風ダ
クト８を通る３方向に大きく分かれる。これがブラケッ
ト出口通風口１２ｂに排気される。
３、図４により説明する。回転電機が回転し、回転子軸
４に取り付けられた冷却ファン１１により発生した冷却
風は、図１に矢印で示すようにブラケット入口通風口１
２ａを通り、固定子鉄心外側軸方向通風ダクト７とエア
ギャップ軸方向通風ダクト１０及び回転子軸方向通風ダ
クト８を通る３方向に大きく分かれる。これがブラケッ
ト出口通風口１２ｂに排気される。
【００２０】エアギャップ軸方向通風ダクト１０に入っ
た冷却風はエアギャップ軸方向通風ダクト内をそのまま
抜けていく風と、固定子径方向通風ダクト９ａを通り固
定子鉄心外側軸方向通風ダクト７を通る冷却風に合流さ
れる風の２方向に分かれる。同様に、回転子軸方向通風
ダクト８に入った冷却風は、回転子軸方向通風ダクト８
内をそのまま抜けていく風と、回転子径方向通風ダクト
９ｂを通り、エアギャップ軸方向通風ダクト１０を通る
冷却風に合流される風の２方向に分かれる。また、この
回転子径方向通風ダクト９ｂによっても冷却風はファン
効果を得る。ここで、回転子軸方向通風ダクト８を通る
風は、エアギャップ軸方向通風ダクト１０を通る風に比
べて温度は低く、この風を回転子軸方向通風ダクト８の
直角方向の回転子径方向通風ダクト９ｂにより、エアギ
ャップ部の中でも高温部分に導くことにより、効果的に
高温部の吸熱を行い冷却効果の向上を図るものである。
た冷却風はエアギャップ軸方向通風ダクト内をそのまま
抜けていく風と、固定子径方向通風ダクト９ａを通り固
定子鉄心外側軸方向通風ダクト７を通る冷却風に合流さ
れる風の２方向に分かれる。同様に、回転子軸方向通風
ダクト８に入った冷却風は、回転子軸方向通風ダクト８
内をそのまま抜けていく風と、回転子径方向通風ダクト
９ｂを通り、エアギャップ軸方向通風ダクト１０を通る
冷却風に合流される風の２方向に分かれる。また、この
回転子径方向通風ダクト９ｂによっても冷却風はファン
効果を得る。ここで、回転子軸方向通風ダクト８を通る
風は、エアギャップ軸方向通風ダクト１０を通る風に比
べて温度は低く、この風を回転子軸方向通風ダクト８の
直角方向の回転子径方向通風ダクト９ｂにより、エアギ
ャップ部の中でも高温部分に導くことにより、効果的に
高温部の吸熱を行い冷却効果の向上を図るものである。
【００２１】図３に、回転子のダクトの構造を示す。回
転子導体部には、それぞれ回転子径方向通風ダクト間ス
ペーサ１７が付けられ、回転子鉄心３の回転子軸方向通
風ダクト８からの風の一部分が回転子径方向通風ダクト
間スペーサ１７の間を流れる。この回転子径方向通風ダ
クト間スペーサ１７は、回転子に設置され回転している
ためファン効果を有している。
転子導体部には、それぞれ回転子径方向通風ダクト間ス
ペーサ１７が付けられ、回転子鉄心３の回転子軸方向通
風ダクト８からの風の一部分が回転子径方向通風ダクト
間スペーサ１７の間を流れる。この回転子径方向通風ダ
クト間スペーサ１７は、回転子に設置され回転している
ためファン効果を有している。
【００２２】図４に固定子スロット部の拡大図を示す。
固定子鉄心２には固定子巻線５が収納され、固定子巻線
５を固定子スロット１５に固定するための磁性楔１６を
磁性材料により構成することにより、固定子巻線５が作
る磁束の固定子鉄心と回転子鉄心の間のエアギャップ部
の磁束の粗密は低減される。
固定子鉄心２には固定子巻線５が収納され、固定子巻線
５を固定子スロット１５に固定するための磁性楔１６を
磁性材料により構成することにより、固定子巻線５が作
る磁束の固定子鉄心と回転子鉄心の間のエアギャップ部
の磁束の粗密は低減される。
【００２３】磁性楔１６の拡大図を図５に示す。磁性楔
１６は微小な磁性粒子を含んだ樹脂にて構成し、磁性粒
子としては球形状の鉄粉１６Ｘ例えば粉末焼結合金に使
用するアトマイズ鉄粉を使用する。樹脂１６Ｙに鉄粉１
６Ｘを含有した混合粉を磁性楔形状の型に充填した状態
で、矢印にて示す力Ｆにて加圧し、鉄粉１６Ｘを加圧方
向Ｆと直交する軸方向Ｗ１の長さを加圧方向Ｆの長さＨ
より長くした磁性粒子１６ｂを形成し、その後加熱硬化
して磁性楔１６を製造する。云い換えれば、磁性粒子１
６ｂは軸方向及び周方向の寸法Ｗ１及びＷ２の長さが径
方向Ｈの長さより長い磁性粒子１６ｂを形成する。
１６は微小な磁性粒子を含んだ樹脂にて構成し、磁性粒
子としては球形状の鉄粉１６Ｘ例えば粉末焼結合金に使
用するアトマイズ鉄粉を使用する。樹脂１６Ｙに鉄粉１
６Ｘを含有した混合粉を磁性楔形状の型に充填した状態
で、矢印にて示す力Ｆにて加圧し、鉄粉１６Ｘを加圧方
向Ｆと直交する軸方向Ｗ１の長さを加圧方向Ｆの長さＨ
より長くした磁性粒子１６ｂを形成し、その後加熱硬化
して磁性楔１６を製造する。云い換えれば、磁性粒子１
６ｂは軸方向及び周方向の寸法Ｗ１及びＷ２の長さが径
方向Ｈの長さより長い磁性粒子１６ｂを形成する。
【００２４】この結果、磁性楔１６に運転中の固定子巻
線５に流れる電磁力による径方向の力例えばＦを受ける
が、径方向の力Ｆに対し、本発明の磁性楔１６は製造中
に加圧力Ｆにより、鉄粉１６Ｘを加圧方向Ｆと直交する
軸方向Ｗ１の長さを加圧方向Ｆの長さＨより長くした磁
性粒子１６ｂを形成する。磁性粒子１６ｂの形状は例え
ば楕円形状に変形しているから、電磁力に対して変形し
にくい形状になっており、磁性楔１６は十分な強度を有
し、破損を生じにくい。
線５に流れる電磁力による径方向の力例えばＦを受ける
が、径方向の力Ｆに対し、本発明の磁性楔１６は製造中
に加圧力Ｆにより、鉄粉１６Ｘを加圧方向Ｆと直交する
軸方向Ｗ１の長さを加圧方向Ｆの長さＨより長くした磁
性粒子１６ｂを形成する。磁性粒子１６ｂの形状は例え
ば楕円形状に変形しているから、電磁力に対して変形し
にくい形状になっており、磁性楔１６は十分な強度を有
し、破損を生じにくい。
【００２５】磁性楔１６を製造する場合は、混合粉を磁
性楔形状の型に充填した状態で、矢印にて示す力Ｆにて
加圧するだけで、鉄粉１６Ｘを加圧方向Ｆと直交する軸
方向Ｗ１の長さを加圧方向Ｆの長さＨより長くした磁性
粒子１６ｂつまり楕円形状を形成できるから、特別な工
程を設けることなく、通常の工程で、簡単に磁性粒子１
６ｂを含有した磁性楔１６を製造できるから、製造が簡
単である。
性楔形状の型に充填した状態で、矢印にて示す力Ｆにて
加圧するだけで、鉄粉１６Ｘを加圧方向Ｆと直交する軸
方向Ｗ１の長さを加圧方向Ｆの長さＨより長くした磁性
粒子１６ｂつまり楕円形状を形成できるから、特別な工
程を設けることなく、通常の工程で、簡単に磁性粒子１
６ｂを含有した磁性楔１６を製造できるから、製造が簡
単である。
【００２６】一方、固定子径方向通風ダクト９ａと回転
子径方向通風ダクト９ｂとはエアギャップ軸方向通風ダ
クト１０を介して対応配置されている。軸方向通風ダク
トと直交する方向の固定子鉄心２及び回転子鉄心３に固
定子径方向通風ダクト９ａ及び回転子径方向通風ダクト
９ｂを設け、上記磁性粒子１６ｂの軸方向の長さが固定
子径方向通風ダクト９ｂ及び回転子径方向通風ダクト９
ｂ方向に向くように構成されているから、図６に示すよ
うに固定子巻線５に流れる径方向の磁束ΦHは磁性楔１
６を透過し、磁束ΦHは軸方向Ｗ1の向きの磁性粒子１６
ｂにより磁束ΦW1となり、固定子径方向通風ダクト９ａ
内面からエアギャップ軸方向通風ダクト１０を介して、
回転子径方向通風ダクト９ｂの内面に透過する磁束ΦG
により、磁気回路を形成している。このように従来使用
して無かった磁気回路を積極的に利用した分、有効磁束
が増した分だけ、磁束による励磁電流は減少し、力率が
向上し、回転電機の電気的性能を向上することが出来る
ようになった。
子径方向通風ダクト９ｂとはエアギャップ軸方向通風ダ
クト１０を介して対応配置されている。軸方向通風ダク
トと直交する方向の固定子鉄心２及び回転子鉄心３に固
定子径方向通風ダクト９ａ及び回転子径方向通風ダクト
９ｂを設け、上記磁性粒子１６ｂの軸方向の長さが固定
子径方向通風ダクト９ｂ及び回転子径方向通風ダクト９
ｂ方向に向くように構成されているから、図６に示すよ
うに固定子巻線５に流れる径方向の磁束ΦHは磁性楔１
６を透過し、磁束ΦHは軸方向Ｗ1の向きの磁性粒子１６
ｂにより磁束ΦW1となり、固定子径方向通風ダクト９ａ
内面からエアギャップ軸方向通風ダクト１０を介して、
回転子径方向通風ダクト９ｂの内面に透過する磁束ΦG
により、磁気回路を形成している。このように従来使用
して無かった磁気回路を積極的に利用した分、有効磁束
が増した分だけ、磁束による励磁電流は減少し、力率が
向上し、回転電機の電気的性能を向上することが出来る
ようになった。
【００２７】また磁性楔１６を適用した電動機におい
て、固定子径方向通風ダクト９ａ及び回転子径方向通風
ダクト９ｂを設けるものである。磁性楔を採用すると磁
束の周方向の粗密は低減され、損失は低下するが、周方
向透磁率が径方向透磁率より高く漏れ磁束が増大する。
ここで、固定子径方向通風ダクトおよび回転子径方向通
風ダクトを設けると、固定子巻線５により作られる磁束
による励磁電流は減少し、力率が向上し、温度上昇は低
減する効果がある。回転子径方向通風ダクトはそれ自身
がファン効果を有するため冷却特性も優れる。
て、固定子径方向通風ダクト９ａ及び回転子径方向通風
ダクト９ｂを設けるものである。磁性楔を採用すると磁
束の周方向の粗密は低減され、損失は低下するが、周方
向透磁率が径方向透磁率より高く漏れ磁束が増大する。
ここで、固定子径方向通風ダクトおよび回転子径方向通
風ダクトを設けると、固定子巻線５により作られる磁束
による励磁電流は減少し、力率が向上し、温度上昇は低
減する効果がある。回転子径方向通風ダクトはそれ自身
がファン効果を有するため冷却特性も優れる。
【００２８】各種の透磁率を有する磁性材料よりなる磁
性楔１６にて試験した結果、磁性楔１６の比透磁率は５
から２０の範囲であると効果が大きいことが判った。比
透磁率が５以下の場合は、磁束脈動が大きくなり、非磁
性（樹脂）と比べて変わることが少なく、磁性楔にした
意味がない。また比透磁率が２０以上の場合は、固定子
巻線５及び回転子巻線を回る所謂洩れ磁束が多くなり、
磁束による励磁電流は増大し、力率が低下し、温度上昇
を招き回転電機の電気的性能が低下する。
性楔１６にて試験した結果、磁性楔１６の比透磁率は５
から２０の範囲であると効果が大きいことが判った。比
透磁率が５以下の場合は、磁束脈動が大きくなり、非磁
性（樹脂）と比べて変わることが少なく、磁性楔にした
意味がない。また比透磁率が２０以上の場合は、固定子
巻線５及び回転子巻線を回る所謂洩れ磁束が多くなり、
磁束による励磁電流は増大し、力率が低下し、温度上昇
を招き回転電機の電気的性能が低下する。
【００２９】磁性材料よりなる固定子楔の別の適用例を
図７および図８示す。図７および図８の固定子楔は固定
子鉄心２と回転子鉄心３の間のエアギャップ近傍側にの
み磁性材料で構成しエアギャップに遠い側を非磁性材料
で構成する複合構造であってもよい。図７及び図８にお
いて、磁性粒子１６ｂを含んだ部分Ａは磁性材料で構成
し、磁性粒子を含まない部分Ｂは非磁性材料より構成さ
れる。
図７および図８示す。図７および図８の固定子楔は固定
子鉄心２と回転子鉄心３の間のエアギャップ近傍側にの
み磁性材料で構成しエアギャップに遠い側を非磁性材料
で構成する複合構造であってもよい。図７及び図８にお
いて、磁性粒子１６ｂを含んだ部分Ａは磁性材料で構成
し、磁性粒子を含まない部分Ｂは非磁性材料より構成さ
れる。
【００３０】このように本発明の構成によれば、電動機
特性と冷却特性を同時に改善することができるため、よ
り性能のよい小型化された誘導電動機を提供することが
可能となる。
特性と冷却特性を同時に改善することができるため、よ
り性能のよい小型化された誘導電動機を提供することが
可能となる。
【００３１】更に、固定子径方向通風ダクト及び回転子
径方向通風ダクトを数多く設けるとエアギャップ軸方向
通風ダクトを流れる軸方向冷却風をさえぎるので、全体
として冷却効果の低下と共に、軸方向寸法の増大を招
く。固定子径方向通風ダクト及び回転子径方向通風ダク
トの数の最適値は、固定子鉄心内径寸法に対する軸方向
寸法の比率が０．１５から０．４５の範囲であれば冷却
特性が良い。比率が０．１５以下になると、径方向通風
ダクトが多く成り過ぎて、固定子鉄心及び回転子鉄心の
軸方向寸法が増大して好ましくない。また０．４５以上
の場合は、径方向通風ダクトが少な過ぎて、冷却効果が
ない。比率が０．１５から０．４５の範囲は回転子にも
適用できることは云うまでもない。
径方向通風ダクトを数多く設けるとエアギャップ軸方向
通風ダクトを流れる軸方向冷却風をさえぎるので、全体
として冷却効果の低下と共に、軸方向寸法の増大を招
く。固定子径方向通風ダクト及び回転子径方向通風ダク
トの数の最適値は、固定子鉄心内径寸法に対する軸方向
寸法の比率が０．１５から０．４５の範囲であれば冷却
特性が良い。比率が０．１５以下になると、径方向通風
ダクトが多く成り過ぎて、固定子鉄心及び回転子鉄心の
軸方向寸法が増大して好ましくない。また０．４５以上
の場合は、径方向通風ダクトが少な過ぎて、冷却効果が
ない。比率が０．１５から０．４５の範囲は回転子にも
適用できることは云うまでもない。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、磁性楔１
６に運転中の固定子巻線５に流れる電磁力による径方向
の力例えばＦを受けるが、径方向の力Ｆに対し、本発明
の磁性楔１６は製造中に加圧力Ｆにより、鉄粉１６Ｘを
加圧方向Ｆと直交する軸方向Ｗ１の長さを加圧方向Ｆの
長さＨより長くした磁性粒子１６ｂを形成することによ
り、電磁力に対して変形しにくい形状になっており、磁
性楔１６は十分な強度を有し、破損を生じにくい。
６に運転中の固定子巻線５に流れる電磁力による径方向
の力例えばＦを受けるが、径方向の力Ｆに対し、本発明
の磁性楔１６は製造中に加圧力Ｆにより、鉄粉１６Ｘを
加圧方向Ｆと直交する軸方向Ｗ１の長さを加圧方向Ｆの
長さＨより長くした磁性粒子１６ｂを形成することによ
り、電磁力に対して変形しにくい形状になっており、磁
性楔１６は十分な強度を有し、破損を生じにくい。
【００３３】また固定子巻線の内周側エアギャップ軸方
向通風ダクトの近傍に磁性材料よりなる磁性楔を用い、
且つ回転子鉄心および固定子鉄心に回転子径方向通風ダ
クトおよび固定子径方向通風ダクトを設けることによ
り、電磁気的発生損失の低減を行い、更に回転子径方向
通風ダクトによるファン作用と、従来からの冷却ファン
と併せて冷却風の風量、風圧の増大をはかることができ
たので、高温部である回転子および固定子のエアギャッ
プ近傍部の中でもっとも温度の高い部分に比較的温度の
低い冷却風を多く流すことにより、回転電機を効率よく
冷却できる効果が得られる。
向通風ダクトの近傍に磁性材料よりなる磁性楔を用い、
且つ回転子鉄心および固定子鉄心に回転子径方向通風ダ
クトおよび固定子径方向通風ダクトを設けることによ
り、電磁気的発生損失の低減を行い、更に回転子径方向
通風ダクトによるファン作用と、従来からの冷却ファン
と併せて冷却風の風量、風圧の増大をはかることができ
たので、高温部である回転子および固定子のエアギャッ
プ近傍部の中でもっとも温度の高い部分に比較的温度の
低い冷却風を多く流すことにより、回転電機を効率よく
冷却できる効果が得られる。
【図１】発明の実施例である回転電機の側断面図であ
る。
る。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の回転子付近の部分拡大斜視図である。
【図４】図１の固定子の一部を断面した部分拡大断面図
である。
である。
【図５】図１に使用した磁性楔の斜視図である。
【図６】図１の回転子と固定子とを透過する磁気回路を
説明する図である。
説明する図である。
【図７】本発明の他の実施例である磁性楔の斜視図であ
る。
る。
【図８】本発明の他の実施例である磁性楔の斜視図であ
る。
る。
１…フレーム、２…固定子鉄心、３…回転子鉄心、４…
回転子軸、５…固定子巻線、６…回転子巻線、７…固定
子鉄心外側軸方向通風ダクト、８…回転子軸方向通風ダ
クト、９ａ…固定子径方向通風ダクト、９ｂ…回転子径
方向通風ダクト、１０…エアギャップ軸方向通風ダク
ト、１１…冷却ファン、１２…ブラケット、１２ａ…ブ
ラケット入口通風口、１２ｂ…ブラケット出口通風口、
１３…軸受、１４…ファンカバー、１４ａ…ファンカバ
ー入口通風口、１５…固定子スロット、１６…磁性楔、
１６ｂ…磁性粒子、１６Ｘ…鉄粉、１６Ｙ…樹脂、１８
…回転子スロット。
回転子軸、５…固定子巻線、６…回転子巻線、７…固定
子鉄心外側軸方向通風ダクト、８…回転子軸方向通風ダ
クト、９ａ…固定子径方向通風ダクト、９ｂ…回転子径
方向通風ダクト、１０…エアギャップ軸方向通風ダク
ト、１１…冷却ファン、１２…ブラケット、１２ａ…ブ
ラケット入口通風口、１２ｂ…ブラケット出口通風口、
１３…軸受、１４…ファンカバー、１４ａ…ファンカバ
ー入口通風口、１５…固定子スロット、１６…磁性楔、
１６ｂ…磁性粒子、１６Ｘ…鉄粉、１６Ｙ…樹脂、１８
…回転子スロット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤垣 哲朗 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 高橋 身佳 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 三上 浩幸 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 5H604 AA05 BB13 CC01 CC05 CC14 DB30 QC04
Claims (7)
- 【請求項１】 フレーム内に回転子軸と共に回転する回
転子鉄心と、回転子鉄心に対応するフレームに固定子鉄
心を支持し、固定子鉄心及び回転子鉄心の鉄心に設けた
複数のスロット内に収納した巻線をスロット内に挿入し
た磁性楔で支持する回転電機において、磁性楔を樹脂に
磁性粒子を混ぜて構成し、磁性粒子を加圧方向と直交す
る方向の長さを加圧方向の長さより長くすることを特徴
とする回転電機。 - 【請求項２】 磁性粒子は軸方向及び周方向の寸法の長
さが径方向の長さより長いことを特徴とする請求項１記
載の回転電機。 - 【請求項３】 フレーム内に回転子軸と共に回転する回
転子鉄心とに巻線を装着し、回転子鉄心に対応するフレ
ームに固定子鉄心を支持し、固定子鉄心に設けたスロッ
ト内に収納した巻線をスロット内に挿入した磁性楔で支
持し、磁性楔を樹脂に磁性粒子を混ぜて構成し、磁性粒
子を加圧方向と直交する軸方向の長さを加圧方向の長さ
より長くし、回転子軸に設けた冷却ファンによる冷却風
をフレームの一方側供給口から回転子鉄心及び固定子鉄
心に設けた軸方向通風ダクトを介して他方側排気口に排
気して回転電機を冷却し、軸方向通風ダクトと直交する
方向の回転子鉄心及び固定子鉄心に径方向通風ダクトを
設け、上記磁性粒子の軸方向の長さが径方向通風ダクト
方向に向くように構成したことを特徴とする回転電機。 - 【請求項４】 フレーム内に回転子軸と共に回転する回
転子鉄心とに巻線を装着し、回転子鉄心に対応するフレ
ームに固定子鉄心を支持し、固定子鉄心に設けたスロッ
ト内に収納した巻線をスロット内に挿入した磁性楔で支
持し、磁性楔を樹脂に磁性粒子を混ぜて構成し、磁性粒
子を加圧方向と直交する軸方向の長さを加圧方向の長さ
より長くし、回転子軸に設けた冷却ファンによる冷却風
をフレームの一方側供給口から回転子鉄心及び固定子鉄
心に設けた軸方向通風ダクトを介して他方側排気口に排
気して回転電機を冷却し、軸方向通風ダクトと直交する
方向の回転子鉄心及び固定子鉄心に径方向通風ダクトを
設け、上記磁性楔の周方向透磁率及び軸方向透磁率を径
方向透磁率より大きくすることを特徴とする回転電機。 - 【請求項５】 磁性楔の比透磁率を５〜２０にすること
を特徴とする請求項１から４いずれか１項記載の回転電
機。 - 【請求項６】 固定子鉄心内径寸法に対する軸方向寸法
の比率が５０〜１５０ｍｍ毎に１個の回転子鉄心及び固
定子鉄心に径方向通風ダクトを設けたことを特徴とする
請求項３又は４記載の回転電機。 - 【請求項７】 フレーム内に回転子軸と共に回転する回
転子鉄心と、回転子鉄心に対応するフレームに固定子鉄
心を支持し、固定子鉄心及び回転子鉄心の鉄心に設けた
複数のスロット内に収納した巻線をスロット内で支持す
る磁性楔の製造方法において、円弧形状の磁性粉と樹脂
とを混ぜて混合粉とし、混合粉を楔形状の型に充填した
状態で加圧し、磁性粉を加圧方向と直交する方向の長さ
を加圧方向の長さより長く形成し、その後加熱硬化して
磁性楔を製造することを特徴とする回転電機に使用する
磁性楔の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10332552A JP2000166156A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 回転電機及び回転電機に使用する磁性楔の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10332552A JP2000166156A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 回転電機及び回転電機に使用する磁性楔の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000166156A true JP2000166156A (ja) | 2000-06-16 |
Family
ID=18256208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10332552A Pending JP2000166156A (ja) | 1998-11-24 | 1998-11-24 | 回転電機及び回転電機に使用する磁性楔の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000166156A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012077215A1 (ja) * | 2010-12-09 | 2012-06-14 | 株式会社 日立製作所 | 車両用交流発電機 |
| CN106787354A (zh) * | 2016-07-15 | 2017-05-31 | 王子齐 | 直启低中高压高效发电动力多用途永磁电机 |
| WO2017200140A1 (ko) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | 전자부품연구원 | 고정자 및 이를 갖는 모터 |
| CN108173372A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-15 | 上海电力学院 | 一种叠片式磁性槽楔 |
| JP2019058014A (ja) * | 2017-09-21 | 2019-04-11 | 株式会社東芝 | 磁性楔及び回転電機 |
| JP2021045036A (ja) * | 2020-11-11 | 2021-03-18 | 株式会社東芝 | 磁性楔及び回転電機 |
| KR102269150B1 (ko) * | 2021-01-08 | 2021-06-24 | 이기호 | 성능개선 고압전동기 |
| US11183898B2 (en) * | 2016-07-08 | 2021-11-23 | Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. | Rotary electric machine and manufacturing method for rotary electric machine |
| WO2022085235A1 (ja) * | 2020-10-21 | 2022-04-28 | 株式会社日立産機システム | 回転電機及び回転電機の製造方法 |
-
1998
- 1998-11-24 JP JP10332552A patent/JP2000166156A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012077215A1 (ja) * | 2010-12-09 | 2012-06-14 | 株式会社 日立製作所 | 車両用交流発電機 |
| WO2017200140A1 (ko) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | 전자부품연구원 | 고정자 및 이를 갖는 모터 |
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| CN106787354B (zh) * | 2016-07-15 | 2024-05-10 | 王子齐 | 直启低中高压高效发电动力多用途永磁电机 |
| JP2019058014A (ja) * | 2017-09-21 | 2019-04-11 | 株式会社東芝 | 磁性楔及び回転電機 |
| CN109983658A (zh) * | 2017-09-21 | 2019-07-05 | 株式会社东芝 | 磁楔及旋转电机 |
| US11258327B2 (en) | 2017-09-21 | 2022-02-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Rotating electric machine having magnetic wedge with planes and having differences in magnetic permeability |
| CN109983658B (zh) * | 2017-09-21 | 2021-11-05 | 株式会社东芝 | 磁楔及旋转电机 |
| CN108173372A (zh) * | 2017-12-21 | 2018-06-15 | 上海电力学院 | 一种叠片式磁性槽楔 |
| WO2022085235A1 (ja) * | 2020-10-21 | 2022-04-28 | 株式会社日立産機システム | 回転電機及び回転電機の製造方法 |
| JP6995962B2 (ja) | 2020-11-11 | 2022-01-17 | 株式会社東芝 | 磁性楔及び回転電機 |
| JP2021045036A (ja) * | 2020-11-11 | 2021-03-18 | 株式会社東芝 | 磁性楔及び回転電機 |
| KR102269150B1 (ko) * | 2021-01-08 | 2021-06-24 | 이기호 | 성능개선 고압전동기 |
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