JP2001008411A - 全閉外扇形永久磁石回転電機の冷却方法 - Google Patents
全閉外扇形永久磁石回転電機の冷却方法Info
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- JP2001008411A JP2001008411A JP11169334A JP16933499A JP2001008411A JP 2001008411 A JP2001008411 A JP 2001008411A JP 11169334 A JP11169334 A JP 11169334A JP 16933499 A JP16933499 A JP 16933499A JP 2001008411 A JP2001008411 A JP 2001008411A
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- Japan
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- cooling
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- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 全閉外扇形の永久磁石形回転電機において、
固定子側で発生した熱の影響を回転子側に伝えない冷却
方法を提供する。 【解決手段】 回転子鉄心冷却部分と固定子鉄心冷却部
分とを仕切り、回転子鉄心の両端に一対のファンを設
け、かつ前記回転子軸にヒートパイプを設け、該ヒート
パイプの一端を回転電機の外部に突出させることによ
り、回転子冷却部分及び固定子冷却部分の各々を個々に
冷却する。
固定子側で発生した熱の影響を回転子側に伝えない冷却
方法を提供する。 【解決手段】 回転子鉄心冷却部分と固定子鉄心冷却部
分とを仕切り、回転子鉄心の両端に一対のファンを設
け、かつ前記回転子軸にヒートパイプを設け、該ヒート
パイプの一端を回転電機の外部に突出させることによ
り、回転子冷却部分及び固定子冷却部分の各々を個々に
冷却する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は永久磁石を有する回
転電機で、特に全閉外扇形回転電機の冷却方法に関する
ものである。
転電機で、特に全閉外扇形回転電機の冷却方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】回転子に永久磁石を有する回転電機（以
下「ＰＭモータ」と略す）において、その回転子構造
は、一般に回転子表面に永久磁石を貼り付ける表面磁石
構造と、回転子内部に埋め込んだ埋込磁石構造に分類す
ることができる。永久磁石としては、高エネルギー積が
得られる希土類磁石がよく用いられている。
下「ＰＭモータ」と略す）において、その回転子構造
は、一般に回転子表面に永久磁石を貼り付ける表面磁石
構造と、回転子内部に埋め込んだ埋込磁石構造に分類す
ることができる。永久磁石としては、高エネルギー積が
得られる希土類磁石がよく用いられている。
【０００３】図２に従来の全閉外扇形永久磁石回転電機
の断面構造を示す。電動送風機１０１によって発生した
冷却風１が電動機の冷却フィン１０２を通過する際、電
動機内部で発生した熱を外部に放出する構造となってい
る。固定子コイル１０４で発生した熱は固定子鉄心１０
３を経由して冷却フィン１０２から放熱される。全閉形
の場合、電動機内部の空気は外部と遮断されているた
め、内部で発生した熱はフレームなどの外部空気に触れ
ている個所から放熱される。このため、電動機内部で発
熱のない個所でも熱伝導または熱輻射によって各個所の
温度が均一に近くなる現象が起きる。したがって、発熱
のない永久磁石２０３や回転子鉄心２０２も電動機内部
の空気温度の影響を受けて温度上昇することになり、一
般的に全閉形回転機の方が開放形回転機よりその度合い
は大きい。
の断面構造を示す。電動送風機１０１によって発生した
冷却風１が電動機の冷却フィン１０２を通過する際、電
動機内部で発生した熱を外部に放出する構造となってい
る。固定子コイル１０４で発生した熱は固定子鉄心１０
３を経由して冷却フィン１０２から放熱される。全閉形
の場合、電動機内部の空気は外部と遮断されているた
め、内部で発生した熱はフレームなどの外部空気に触れ
ている個所から放熱される。このため、電動機内部で発
熱のない個所でも熱伝導または熱輻射によって各個所の
温度が均一に近くなる現象が起きる。したがって、発熱
のない永久磁石２０３や回転子鉄心２０２も電動機内部
の空気温度の影響を受けて温度上昇することになり、一
般的に全閉形回転機の方が開放形回転機よりその度合い
は大きい。
【０００４】さて、一般にベクトル制御を行うＰＭモー
タにおいては、磁石より発生する磁束に巻線が鎖交する
鎖交磁束数は一定であるとして制御を行っており、電機
子電流を検出して、この電流と鎖交磁束数との積として
トルク値を演算している。ところが、前述の希土類永久
磁石の残留磁束密度は温度によって変化する特性を持っ
ており、その温度係数は、−０．１％／℃程度である。
このことは、２０℃における残留磁束密度を１００％と
すると１００℃上昇した１２０℃においては９０％にな
ることを意味している。すなわち、磁石の温度変化によ
り磁束量が変化するということであり、たとえ電機子電
流をトルクの演算値から算出される電機子電流の指令値
と一致させても磁束量の温度変化分により、トルクの演
算値と実際のトルク値とに誤差を生じる原因となってい
る。
タにおいては、磁石より発生する磁束に巻線が鎖交する
鎖交磁束数は一定であるとして制御を行っており、電機
子電流を検出して、この電流と鎖交磁束数との積として
トルク値を演算している。ところが、前述の希土類永久
磁石の残留磁束密度は温度によって変化する特性を持っ
ており、その温度係数は、−０．１％／℃程度である。
このことは、２０℃における残留磁束密度を１００％と
すると１００℃上昇した１２０℃においては９０％にな
ることを意味している。すなわち、磁石の温度変化によ
り磁束量が変化するということであり、たとえ電機子電
流をトルクの演算値から算出される電機子電流の指令値
と一致させても磁束量の温度変化分により、トルクの演
算値と実際のトルク値とに誤差を生じる原因となってい
る。
【０００５】従って、高精度のトルク制御を実現するた
めには、磁石温度の正確な計測、または推定が非常に重
要な要因となるが、回転している回転子の中にある磁石
の温度を計測することは現実には困難であり、たとえば
固定子コイルの温度を計測して間接的に磁石温度と想定
する方法等が考えられるが、誤差が大きくて期待される
効果を得るのは難しいのが現状である。
めには、磁石温度の正確な計測、または推定が非常に重
要な要因となるが、回転している回転子の中にある磁石
の温度を計測することは現実には困難であり、たとえば
固定子コイルの温度を計測して間接的に磁石温度と想定
する方法等が考えられるが、誤差が大きくて期待される
効果を得るのは難しいのが現状である。
【０００６】一方、ＰＭモータにおいては、主たる発熱
の個所は固定子であり、磁石のある回転子はそれ自身ほ
とんど発熱しないため、運転中に磁石の温度が上昇する
のは大部分が固定子側からの熱輻射と対流によるもので
ある。特に全閉外扇形の回転電機では、フレームに設け
た冷却フィンからしか外部に熱放出されないので、内部
の温度は相当高くなり、これにより発熱しない回転子も
対流等によって固定子と同等の温度になってしまう傾向
がある。
の個所は固定子であり、磁石のある回転子はそれ自身ほ
とんど発熱しないため、運転中に磁石の温度が上昇する
のは大部分が固定子側からの熱輻射と対流によるもので
ある。特に全閉外扇形の回転電機では、フレームに設け
た冷却フィンからしか外部に熱放出されないので、内部
の温度は相当高くなり、これにより発熱しない回転子も
対流等によって固定子と同等の温度になってしまう傾向
がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した磁
石温度測定の困難さ、及び発熱メカニズムに鑑み、発想
を転換して、全閉外扇形永久磁石形回転電機において、
固定子側からの熱の影響を受けにくい回転子の冷却方法
を提供することにある。
石温度測定の困難さ、及び発熱メカニズムに鑑み、発想
を転換して、全閉外扇形永久磁石形回転電機において、
固定子側からの熱の影響を受けにくい回転子の冷却方法
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】回転子鉄心冷却部分と固
定子鉄心冷却部分とを仕切り、回転子鉄心の両端に一対
のファンを設け、かつ前記回転子軸にヒートパイプを設
け、該ヒートパイプの一端を回転電機の外部に突出させ
ることにより、回転子冷却部分及び固定子冷却部分の各
々を個々に冷却する
定子鉄心冷却部分とを仕切り、回転子鉄心の両端に一対
のファンを設け、かつ前記回転子軸にヒートパイプを設
け、該ヒートパイプの一端を回転電機の外部に突出させ
ることにより、回転子冷却部分及び固定子冷却部分の各
々を個々に冷却する
【０００９】
【発明に実施の形態】図１は本発明を示した断面図であ
る。電動送風機１０１によって発生した冷却風１が電動
機の冷却フィン１０２を通過する際、電動機内部で発生
した熱を外部に放出する構造は従来構造と同じである
が、ここでは遮蔽板１０５ａと１０５ｂにより固定子鉄
心冷却部分と回転子鉄心冷却部分を仕切っている。な
お、本発明の主旨ではないが、この遮蔽板については電
磁力と熱の影響を受けるので、材質としてはエポキシガ
ラス積層板、エンジニアリングプラスチック、ＦＲＰ等
の耐熱性のある絶縁物が適していると言える。
る。電動送風機１０１によって発生した冷却風１が電動
機の冷却フィン１０２を通過する際、電動機内部で発生
した熱を外部に放出する構造は従来構造と同じである
が、ここでは遮蔽板１０５ａと１０５ｂにより固定子鉄
心冷却部分と回転子鉄心冷却部分を仕切っている。な
お、本発明の主旨ではないが、この遮蔽板については電
磁力と熱の影響を受けるので、材質としてはエポキシガ
ラス積層板、エンジニアリングプラスチック、ＦＲＰ等
の耐熱性のある絶縁物が適していると言える。
【００１０】この遮蔽板によって固定子コイル１０４の
コイルエンドで発生した熱が回転子側に移動しないよう
にしている。さらに固定子鉄心１０３の端部で発生する
熱も同じく回転子側に移動しないようにしている。しか
しながら、固定子鉄心のギャップ面でも熱が発生してお
り、その熱が回転子鉄心２０２に伝わり、永久磁石２０
３にも伝わってくる。
コイルエンドで発生した熱が回転子側に移動しないよう
にしている。さらに固定子鉄心１０３の端部で発生する
熱も同じく回転子側に移動しないようにしている。しか
しながら、固定子鉄心のギャップ面でも熱が発生してお
り、その熱が回転子鉄心２０２に伝わり、永久磁石２０
３にも伝わってくる。
【００１１】このため、本発明では、回転子鉄心２０２
の両側に一対のファン２０５ａと２０５ｂとを設け、回
転子側内部の空気を循環させる。これらのファンはたと
えば電動機の軸が反出力軸側から見て時計方向に回転し
た場合、図１の風の流れ２の方向に空気が流れるように
構成されている。ファンは回転子内部の空気中の熱を効
率よく吸収するためにアルミ製等が望ましく、その熱は
軸２０８に伝えられる。
の両側に一対のファン２０５ａと２０５ｂとを設け、回
転子側内部の空気を循環させる。これらのファンはたと
えば電動機の軸が反出力軸側から見て時計方向に回転し
た場合、図１の風の流れ２の方向に空気が流れるように
構成されている。ファンは回転子内部の空気中の熱を効
率よく吸収するためにアルミ製等が望ましく、その熱は
軸２０８に伝えられる。
【００１２】軸２０８にはヒートパイプ２０６が設けら
れており、その一端は電動機内部に、他端は電動機外部
に突き出ている。その外部に突き出た部分には冷却フィ
ン２０７が具備されており、電動送風機１０１の冷却風
１ａにより冷却される。このようにして、固定子鉄心１
０３のギャップ面から回転子内部に侵入した熱も、回転
子鉄心の両端の冷却ファン２０５ａと２０５ｂとによ
り、回転子内部を循環する空気によってファン、軸、ヒ
ートパイプの順に効率良く伝えられ、ヒートパイプの冷
却フィン２０７から外部へ放出されることになり、永久
磁石２０３の温度上昇をより低く抑えることができ、高
精度なトルク制御が可能となる。
れており、その一端は電動機内部に、他端は電動機外部
に突き出ている。その外部に突き出た部分には冷却フィ
ン２０７が具備されており、電動送風機１０１の冷却風
１ａにより冷却される。このようにして、固定子鉄心１
０３のギャップ面から回転子内部に侵入した熱も、回転
子鉄心の両端の冷却ファン２０５ａと２０５ｂとによ
り、回転子内部を循環する空気によってファン、軸、ヒ
ートパイプの順に効率良く伝えられ、ヒートパイプの冷
却フィン２０７から外部へ放出されることになり、永久
磁石２０３の温度上昇をより低く抑えることができ、高
精度なトルク制御が可能となる。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
動機内部に設けた遮蔽板により固定子側からの発熱の影
響を低く抑え、回転子側に具備したヒートパイプにより
熱を回転電機外部に放出することで、永久磁石の温度上
昇が少ない永久磁石形回転電機を提供でき、トルク精度
の温度に対する影響の少ない実用性の高い回転電機が実
用可能となる。
動機内部に設けた遮蔽板により固定子側からの発熱の影
響を低く抑え、回転子側に具備したヒートパイプにより
熱を回転電機外部に放出することで、永久磁石の温度上
昇が少ない永久磁石形回転電機を提供でき、トルク精度
の温度に対する影響の少ない実用性の高い回転電機が実
用可能となる。
【図１】本発明の実施例を示す上半分の断面構造図であ
る。
る。
【図２】従来の実施例を示す上半分の断面構造図であ
る。
る。
１、１ａ 冷却風 ２ 風の流れ １０１ 電動送風機 １０２ 冷却フィン １０３ 固定子鉄心 １０４ 固定子コイル １０５ａ、１０５ｂ 遮蔽板 ２０１ エンコーダ ２０２ 回転子鉄心 ２０３ 永久磁石 ２０４ 通風孔 ２０５ａ、２０５ｂ 冷却ファン ２０６ ヒートパイプ ２０７ 冷却フィン ２０８ 軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H609 BB03 BB19 PP01 PP02 PP05 PP06 PP07 PP08 PP09 PP10 QQ02 QQ09 QQ12 QQ13 QQ23 RR03 RR10 RR11 RR23 RR24 RR27 RR32 RR35 RR38 RR40 RR42 RR43 RR60 RR61 RR63 RR67 RR69 RR70 RR73 RR74 5H621 GA01 GB10 HH01 JK07 JK11 JK17
Claims (1)
- 【請求項１】 回転子鉄心の内部または外周部に永久磁
石を有し、固定子鉄心に単相または３相の多極スロット
を有し、該スロットには単相または３相の電機子巻線が
巻回してある全閉外扇形永久磁石回転電機において、回
転子鉄心冷却部分と固定子鉄心冷却部分とを仕切り、回
転子鉄心の両端に一対のファンを設け、かつ前記回転子
軸にヒートパイプを設け、該ヒートパイプの一端を回転
電機の外部に突出させることにより、回転子冷却部分及
び固定子冷却部分の各々を個々に冷却することを特徴と
する、全閉外扇形永久磁石回転電機の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11169334A JP2001008411A (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 全閉外扇形永久磁石回転電機の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11169334A JP2001008411A (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 全閉外扇形永久磁石回転電機の冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001008411A true JP2001008411A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=15884637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11169334A Pending JP2001008411A (ja) | 1999-06-16 | 1999-06-16 | 全閉外扇形永久磁石回転電機の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001008411A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010014092A (ja) * | 2008-07-07 | 2010-01-21 | Toyota Motor Corp | ポンプ装置および燃料電池システム |
| WO2010029623A1 (ja) | 2008-09-11 | 2010-03-18 | 三菱電機株式会社 | エレベータ用巻上機 |
| CN103187829A (zh) * | 2011-12-30 | 2013-07-03 | 哈米尔顿森德斯特兰德空间***国际有限公司 | 永磁电机的冷却 |
| JP2013135567A (ja) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Joy Ride Technology Co Ltd | モータ |
| JP2014033584A (ja) * | 2012-08-06 | 2014-02-20 | Fuji Electric Co Ltd | 回転電機の風冷構造 |
| CN108923584A (zh) * | 2018-06-29 | 2018-11-30 | 安徽孟凌精密电子有限公司 | 一种散热性能好的汽车微电机 |
| WO2021024338A1 (ja) * | 2019-08-05 | 2021-02-11 | 三菱電機株式会社 | 電動機およびそれを用いた空気調和機 |
| EP3468011B1 (en) * | 2016-06-01 | 2022-04-13 | Hitachi, Ltd. | Motor apparatus |
-
1999
- 1999-06-16 JP JP11169334A patent/JP2001008411A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010014092A (ja) * | 2008-07-07 | 2010-01-21 | Toyota Motor Corp | ポンプ装置および燃料電池システム |
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| WO2021024338A1 (ja) * | 2019-08-05 | 2021-02-11 | 三菱電機株式会社 | 電動機およびそれを用いた空気調和機 |
| JPWO2021024338A1 (ja) * | 2019-08-05 | 2021-12-23 | 三菱電機株式会社 | 電動機およびそれを用いた空気調和機 |
| US20220243740A1 (en) * | 2019-08-05 | 2022-08-04 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor and air conditioner using the same |
| JP7395592B2 (ja) | 2019-08-05 | 2023-12-11 | 三菱電機株式会社 | 電動機およびそれを用いた空気調和機 |
| US11852167B2 (en) | 2019-08-05 | 2023-12-26 | Mitsubishi Electric Corporation | Motor and air conditioner using the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060517 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081203 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20081209 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090407 |