JPH09215240A - 突極回転界磁形同期電動機 - Google Patents

突極回転界磁形同期電動機

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JPH09215240A
JPH09215240A JP1955296A JP1955296A JPH09215240A JP H09215240 A JPH09215240 A JP H09215240A JP 1955296 A JP1955296 A JP 1955296A JP 1955296 A JP1955296 A JP 1955296A JP H09215240 A JPH09215240 A JP H09215240A
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JP
Japan
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field winding
synchronous motor
type synchronous
salient pole
field type
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Application number
JP1955296A
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English (en)
Inventor
Shinichiro Yamada
慎一郎 山田
Teruo Kanekawa
晃夫 金川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、界磁巻線の冷却効率を向上させ、
小形、軽量化を図ることのできる突極回転界磁形同期電
動機を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、絶縁被覆を施した導体5を界
磁鉄心2に対して回転子軸の半径方向6および界磁巻線
10の幅方向7に巻回して構成した突極回転界磁形同期
電動機において、前記導体間に放熱板11を巻き込みま
たは挿入して一体的に設け、この放熱板の一部を前記界
磁巻線の外周面8より突出させるようにし、界磁巻線の
冷却能力を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、突極回転界磁形同
期電動機に係り、特に、その界磁巻線の冷却、放熱能力
を向上した構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図9は、絶縁被覆を施された平角銅線を
巻回して界磁巻線を構成し、この界磁巻線を装着した突
極回転界磁形同期電動機の要部を示す断面図である。同
図に示すように界磁巻線1は、磁極鉄心2の表面に磁極
部絶縁3を施した後、絶縁カラー4a,4bを挿入し、
絶縁被覆を施された平角銅線(導体)5を磁極鉄心2の
表面に沿って半径方向6および幅方向7に対し、段を形
成するように巻いて行く。
【0003】ところで、界磁巻線1は、同期電動機の運
転時、励磁電流を流すことにより発熱する。この発熱
は、磁極鉄心2および界磁巻線1の外周面8に伝達さ
れ、気中に放熱される。同期電動機内部の冷却風は、こ
の放熱作用を促進させ、界磁巻線1の冷却作用効果を向
上させる。この場合、放熱面となる界磁巻線1の外周面
8にのみ冷却風が流れるので、界磁巻線1の幅方向7に
対し、巻数が多い場合には、界磁巻線1を構成する絶縁
被覆部分で熱伝達による温度勾配を生じる。これによ
り、界磁巻線1の幅方向7に対し、温度勾配が大きくな
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】同期電動機の小形、軽
量化を図るためには、界磁巻線1の冷却が重要なポイン
トの1つである。絶縁被覆を施した平角銅線5を巻回し
て構成された界磁巻線1の場合、幅方向7に巻数が多い
ほどこの幅方向7の温度勾配が大きくなり、外周面8に
おける放熱および磁極鉄心2への熱伝達により界磁巻線
1の冷却を行うが、この温度勾配により界磁巻線1全体
の温度が上昇し、小形、軽量化を妨げる要因となってお
り、この解決が望まれていた。
【0005】本発明は、界磁巻線の幅方向の巻回数が多
い場合でも界磁巻線全体の冷却能力を向上して、小形、
軽量化を図った突極回転界磁形同期電動機を提供するこ
とを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は以上の目的を達
成するために、請求項1対応の発明によれば、絶縁被覆
を施した導体を界磁鉄心に対して回転子軸の半径方向お
よび界磁巻線の幅方向に巻回して構成した突極回転界磁
形同期電動機において、前記導体間に放熱板を巻き込み
または挿入して一体的に設け、この放熱板の一部を前記
界磁巻線の外周面より突出させるようにし、界磁巻線の
冷却能力を向上させる。
【0007】請求項2対応の発明によれば、請求項1対
応の突極回転界磁形同期電動機において、前記放熱板
に、前記回転子の半径方向に延びる折返し部を形成する
とともに、この折返し部を前記導体間に配置すること
で、導体と放熱板との接触部分を広げ、導体より発生す
る熱を効率良く放熱板に伝達させることができる。
【0008】請求項3対応の発明によれば、請求項2対
応の突極回転界磁形同期電動機において、前記折返し部
を、励磁電流による前記界磁巻線の幅方向の温度分布に
おける最高温度付近に配置することで、界磁巻線内の温
度勾配を緩やかにすることができる。
【0009】請求項4対応の発明によれば、請求項1乃
至3対応の突極回転界磁形同期電動機において、前記放
熱板を、回転子軸の半径方向に対して複数に分割して配
置することで、導体の巻き回しの作業を容易にする。
【0010】請求項5対応の発明によれば、請求項1乃
至3記載の突極回転界磁形同期電動機において、前記放
熱板の前記界磁巻線の外周面よりの突出部を磁極鉄心の
長手方向に向かって複数設けるとともに、幅方向にずら
して交互に配置することで、冷却風の通風性能を向上さ
せる。
【0011】請求項6対応の発明によれば、請求項1乃
至3対応の突極回転界磁形同期電動機において、前記放
熱板を銀或いは銅で構成し、界磁巻線の冷却能力を向上
させる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の突極回転界磁形同
期電動機の一実施例を図面を参照して説明する。図1〜
図3、図5は本発明の突極回転界磁形同期電動機の回転
子磁極の部分断面図で、従来の技術で示した図9に対応
する図である。なお、図9と同一部分には同一符号を付
している。
【0013】まず、図1の第1の実施例において、界磁
巻線10は、磁極鉄心2の表面に磁極部絶縁3を施し、
絶縁カラー4a,4bを挿入し、絶縁被覆を施された平
角銅線(導体)5を磁極鉄心2の表面に沿って回転子軸
の半径方向6および界磁巻線10の幅方向7に対し順次
巻回して構成するが、この巻回において、回転子の半径
方向の巻線2段おきに、図6に示すような放熱板11を
平角銅線5と共に巻き込みまたは挿入する。ここで放熱
板11は、アルミニウム板から矩形状に形成されたもの
で、界磁巻線10の幅より長く、磁極鉄心2の軸方向長
さ直線部と同程度の長さとしたものであり、界磁巻線1
0に巻き込みまたは挿入された場合に界磁巻線10の外
周面8より突出するようにする。
【0014】以上のように放熱板11の巻き込みまたは
挿入により、界磁巻線10の外周面8より放熱板11の
一部が突出するため同期電動機内部の冷却風と熱交換の
行われる放熱面積が増加し、界磁巻線10の内周側、中
央部近く(磁極鉄心2側)の平角銅線5にて発生する熱
が放熱板11を介して伝達され、放熱が効果的に行わ
れ、界磁巻線10内部の温度勾配を低減することによ
り、界磁巻線10全体の温度を低下することができる。
【0015】従って、以上のように構成することによ
り、放熱面積が増加することおよび熱伝達の経路が増加
するので、界磁巻線10の幅方向7の温度勾配を低減さ
せることができ、これにより界磁巻線10全体の温度上
昇を従来の界磁巻線1より低減することができる。その
結果、従来の構成で温度上昇が問題にならない場合、同
じ大きさの界磁回路にて約10〜25%の界磁電流を増
加させることができる。また、放熱板11の内周側端部
に折返し部11aを有することにより、同期電動機運転
時に遠心力による放熱板11の脱落を防ぐことができ
る。
【0016】図2は本発明の第2の実施例であり、絶縁
被覆を施された平角銅線5を磁極鉄心2の表面に沿って
半径方向6および幅方向7に対し順次巻回し、回転子の
半径方向の巻線2段おきに、平角銅線5と共に巻き込み
または挿入する放熱板11の折返し部11aを回転子の
半径方向6に延在させるとともに、平角銅線5間に配置
している。これにより、界磁巻線10と放熱板11の接
触面積および熱伝達の経路を増加することができ、界磁
巻線10全体の温度上昇を従来の界磁巻線1より低減す
ることができる。また、折返し部11aは、励磁電流に
よる界磁巻線10の幅方向の温度分布における最高温度
付近に配置されている。
【0017】図3は本発明の第3の実施例であり、絶縁
被覆を施された平角銅線5を磁極鉄心2の表面に沿って
半径方向6および幅方向7に対し順次巻回し、回転子の
半径方向の巻線2段おきに、平角銅線5と共に巻き込み
または挿入する放熱板11が、回転子の半径方向に分割
された複数の部品から構成されている。これにより、絶
縁被覆を施された平角銅線5を磁極鉄心2の表面に沿っ
て半径方向6および幅方向7に対し順次巻回する際、巻
線作業性を容易にすることができる。
【0018】図4は本発明の第4の実施例であり、絶縁
被覆を施された平角銅線5を磁極鉄心2の表面に沿って
半径方向6および幅方向7に対し順次巻回し、回転子の
半径方向の巻線2段おきに、平角銅線5と共に巻き込み
または挿入する放熱板11の外周面突出部が磁極鉄心2
の長手方向に複数設けられ、それぞれが幅方向にずらし
て交互に配置されている。これにより、同期電動機内部
における冷却風が軸方向だけでなく、半径方向にも通り
易くなり通風性能を良好にすることができる。
【0019】図5は本発明の第5の実施例であり、絶縁
被覆を施された平角銅線5を磁極鉄心2の表面に沿って
半径方向6および幅方向7に対し順次巻回し、回転子の
半径方向の巻線2段おきに、平角銅線5と共に巻き込み
または挿入する放熱板11の材質が、銅または銀で構成
されている。これにより、放熱板の熱伝導率を向上させ
ることができ、冷却性能を良好にすることができる。
【0020】以上、上記の各実施例によれば、磁界巻線
の導体間に放熱板を挿入または巻き込んで設けているた
め、従来の界磁巻線に比較して温度勾配を大幅に減少す
ることができる。放熱板無しの界磁巻線の平均を1.0
とし、基準化した界磁巻線内部の幅方向温度分布を、放
熱板無しと放熱板有りのそれぞれの場合について比較し
た一例を図7に示す。
【0021】温度勾配が低減されるのは、従来の界磁巻
線は図8(a)に示すように、例えば平角銅線のような
導体には、絶縁被覆が施されているため、熱伝達がスム
ーズでないことおよび熱伝達経路が主としてこの平角銅
線の幅方向素線間であるが、本発明の界磁巻線は図8
(b)に示すように、放熱板が界磁巻線の外周面より突
出しているため、冷却風により熱交換される放熱面積が
増加すること、また磁極の半径方向(図9に符号6で示
す)に対し、放熱板が挿入されているため、熱伝達経路
が界磁巻線の幅方向(図9に符号7で示す)だけでな
く、放熱板と近接している平角銅線の熱が半径方向に伝
達され、放熱板を通して幅方向に伝達されるからであ
る。
【0022】
【発明の効果】以上、本発明によれば、界磁巻線の温度
上昇の低減を図ることが可能となり、同一形状であって
も出力の増加を図ることができ、また、同一出力の場合
小形、軽量化された同期電動機を提供することが可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の突極回転界磁形同期電動機の一実施例
の要部を示す部分断面図。
【図2】本発明の突極回転界磁形同期電動機の他の実施
例の要部を示す部分断面図。
【図3】本発明の突極回転界磁形同期電動機の他の実施
例の要部を示す部分断面図。
【図4】本発明の突極回転界磁形同期電動機の他の実施
例を示す斜視図。
【図5】本発明の突極回転界磁形同期電動機の他の実施
例の要部を示す部分断面図。
【図6】本発明の一実施例に用いる放熱板を示す斜視
図。
【図7】本発明の界磁巻線の幅方向の温度分布を示す説
明図。
【図8】本発明の放熱板による熱伝達の動作の説明図。
【図9】従来の突極回転界磁形同期電動機の要部を示す
部分断面図。
【符号の説明】
1…界磁巻線、2…界磁鉄心、3…磁極部絶縁、4a,
4b…絶縁カラー、5…平角銅線(導体)、8…外周
面、9…放熱板、10…界磁巻線、11…放熱板、11
a…折返し部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁被覆を施した導体を界磁鉄心に対し
    て回転子軸の半径方向および界磁巻線の幅方向に巻回し
    て構成した突極回転界磁形同期電動機において、前記導
    体間に放熱板を巻き込みまたは挿入して一体的に設け、
    この放熱板の一部を前記界磁巻線の外周面より突出させ
    るようにしたことを特徴とする突極回転界磁形同期電動
    機。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の突極回転界磁形同期電動
    機において、前記放熱板に、前記回転子の半径方向に延
    びる折返し部を形成するとともに、この折返し部を前記
    導体間に配置したことを特徴とする突極回転界磁形同期
    電動機。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の突極回転界磁形同期電動
    機において、前記折返し部を、励磁電流による前記界磁
    巻線の幅方向の温度分布における最高温度付近に配置し
    たことを特徴とする突極回転界磁形同期電動機。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3記載の突極回転界磁形同
    期電動機において、前記放熱板を、回転子軸の半径方向
    に対して複数に分割して配置したことを特徴とする突極
    回転界磁形同期電動機。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至3記載の突極回転界磁形同
    期電動機において、前記放熱板の前記界磁巻線の外周面
    よりの突出部を磁極鉄心の長手方向に向かって複数設け
    るとともに、幅方向にずらして交互に配置するようにし
    たことを特徴とする突極回転界磁形同期電動機。
  6. 【請求項6】 請求項1乃至3記載の突極回転界磁形同
    期電動機において、前記放熱板を銀或いは銅で構成した
    ことを特徴とする突極回転界磁形同期電動機。
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