モーターの動作プロセスは、実際には電気エネルギーと機械エネルギーの相互変換プロセスであり、このプロセス中に必然的に損失が発生します。これらの損失の大部分は熱に変換され、モーターの巻線、鉄心、およびその他の部品の動作温度を上昇させます。
新製品の研究開発や生産過程において、モーターの過熱問題はよくあることです。シェン氏も、型式試験中にモーターの温度が段階的に上昇し、温度上昇を安定させるのが難しいケースを数多く経験してきました。そこで、シェン氏は本日、この問題に関連して、モーターの冷却方法、換気、放熱について簡単に説明し、様々なモーターの換気・冷却構造を分析し、モーターの過熱を防ぐための設計技術をいくつか発見しようと試みました。
モーターに使用されている絶縁材料には耐熱温度があるため、モーターの冷却の目的は、モーター内部の熱損失によって発生する熱を放散させ、モーターの各部の温度上昇を規格で定められた範囲内に維持し、内部温度を均一にすることである。
モーターの冷却媒体としては通常、気体または液体が使用され、一般的なものとしては空気と水があり、それぞれ空冷式と水冷式と呼ばれます。空冷式は完全密閉型空冷と開放型空冷によく用いられ、水冷式はウォータージャケット冷却と熱交換器冷却によく用いられます。
ACモータ規格IEC60034-6は、ICコードで表されるモータの冷却方法を規定し、説明しています。
冷却方式コード = IC + 回路配置コード + 冷却媒体コード + プッシュ方式コード
1. 一般的な冷却方法
1. IC01 自然冷却（表面冷却）
例えば、シーメンス製のコンパクトサーボモーター1FK7/1FT7などが挙げられます。注：このタイプのモーターは表面温度が高く、周囲の機器や材料に影響を与える可能性があります。そのため、一部の産業用途では、モーターの設置方法や適度な定格出力低下などにより、モーター温度による悪影響を回避するよう配慮する必要があります。
2. IC411 自己冷却ファン（自己冷却）
IC411は、モーター自体の回転によって空気を移動させることで冷却を実現しており、空気の移動速度はモーターの回転速度に関係している。
3. IC416強制ファン冷却（強制冷却または独立ファン冷却）
IC416には独立駆動のファンが内蔵されており、モーターの回転速度に関係なく一定の風量を確保します。
IC411とIC416は、低電圧交流非同期モータによく用いられる冷却方式であり、モータ表面の冷却フィンにファンで風を吹き付けることで放熱を行う。
4. 水冷
モーターの大きな損失によって発生した熱は、モーター表面を通して周囲の空気中に放散されます。モーターが特定の条件下で動作している場合、モーターの各部の温度上昇を抑えるために、モーターの最も高温になる部分に水で満たされた専用の通路やパイプが設けられることがあり、モーター内部を循環する空気が内部の熱を冷却面に伝達します。
5. 水素冷却
ターボ発電機などの高速電気機械では、水素冷却が用いられる。密閉系において、大気圧より数パーセント高い水素ガスが内蔵ファンによって内部を循環し、モーターの発熱部と水冷式チューブクーラーを順に通過する。
6. オイル冷却
一部のモーターでは、固定部分だけでなく回転部分も、モーター内部を循環し、モーター外部に設置された冷却器を通過するオイルによって冷却されます。
2. 冷却方式に基づくモーターの分類
（１）自然冷却モーターは、モーターの各部を冷却するために特別な方法を使用せず、ローター自体の回転のみに頼って空気を駆動します。
（２）自己換気式モータの加熱部は、内蔵ファンまたはモータの回転部に取り付けられた専用装置によって冷却される。
（３）外部換気式モータ（送風冷却式モータ）モータ軸に取り付けられたファンによって発生する風によってモータの外側表面が冷却され、外部の空気がモータ内部の加熱部に入り込むことはありません。
（４）追加の冷却装置を備えたモータ冷却媒体の循環は、水冷キャビネット、空冷キャビネット、遠心渦電流ファンなどのモータ外部の特殊な装置によって生成されます。
投稿日時：2023年10月24日