CN106416014A - 旋转电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供高效地将来自冷却风扇的冷却风引导到旋转电机表面的旋转电机。该旋转电机包括：壳体，在其外周面具有多个从输出轴相反侧的端部向输出轴侧延伸的冷却用的翅片；端架，在其外表面具有多个设置在上述壳体的输出轴相反侧的冷却用的翅片；配置在输出轴相反侧的中心位置的冷却用的风扇；和风扇罩，其设置有倾斜部以使得来自上述风扇的冷却风流向上述壳体侧，上述壳体外周面的翅片的数量与上述端架外表面的翅片的数量相同，上述端架的外表面的多个翅片，在内周侧以沿着来自上述风扇的为旋流的冷却风的风向的角度配置，并且，在外周侧，端部截面与上述壳体的外周面的翅片的输出轴相反侧端部截面无间隙或间隙小地相对。

Description

旋转电机
技术领域
本发明涉及旋转电机，涉及具有将冷却风引导到旋转电机的外表面的冷却结构的旋转电机。
背景技术
旋转电机在要实现大输出化和大扭矩化的情况下存在其体格一般会大型化的倾向。伴随着旋转电机的大型化，在组装旋转电机的机械侧装置也需要大型化，因此产生装置的设置空间的制约和高成本化等问题。
在旋转电机中，在驱动状态下由于施加负载而产生的铜损和铁损等损失，在旋转电机内部产生热，通过热传导从壳体表面散热。通过迅速地进行该壳体表面的排热，能够实现相同输出的小型化，实现低成本化。此外，在采取同一体格的情况下能够实现高输出化和大扭矩化。在永磁型旋转电机中，因为旋转电机内部的温度上升被抑制，所以永磁铁的温度上升被抑制，对于永磁体的永久退磁的耐量扩大，因此能够实现永磁体的薄型化，实现进一步的低成本化。
为了提高对于壳体表面的排热的冷却效率，常常采用冷却风扇。作为使用冷却风扇的冷却结构的一个例子，具有专利文献1。在专利文献1中，公开有如下结构：在输出轴相反侧的中心位置设置有冷却风扇，并且在端架外表面设置有沿径向呈放射状延伸的多个翅片，对从冷却风扇排出的冷却风进行整流，将其高效地引导到壳体侧，由此提高冷却效率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-37871号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1中记载的冷却结构的设置在输出轴相反侧的中心位置的冷却用风扇是自励式风扇，因此，设置在端架外表面的多个翅片从旋转轴呈放射状对称配置，以使得冷却性能在电动机轴的旋转方向为顺时针方向和逆时针方向中的任一方向时均相同。因此，因为从自励式风扇排出的冷却风为旋流，所以冷却风与中心相同且从内周侧向外周侧呈直线状延伸的端架外表面的翅片冲突，即，翅片成为通风阻力，冷却风的风速降低。
此外，在专利文献1中记载的冷却结构中，设置在端架外表面的多个翅片相对于连结的壳体外周面的翅片每隔一个地配置。因此，与端架外表面的翅片没有连结的壳体外周面的翅片的端部与来自冷却风扇的冷却风冲突而产生紊流，冷却风相互干涉，因此不能有效地将冷却风引导向电动机主体侧。
本发明的目的在于更有效率地进行旋转电机的冷却。
用于解决问题的方式
为了达成上述问题，例如采用权利要求书中记载的结构。
本发明包括解决上述问题的多个方式，举其一例如下：一种旋转电机，其包括：壳体，在其外周面具有多个从输出轴相反侧的端部向输出轴侧延伸的冷却用的翅片；端架，在其外表面具有多个设置在上述壳体的输出轴相反侧的冷却用的翅片；配置在输出轴相反侧的中心位置的冷却用的风扇；和风扇罩，其设置有倾斜部，以使得来自上述风扇的冷却风流向上述壳体侧，上述壳体的外周面的翅片的数量与上述端架的外表面的翅片的数量相同，上述端架的外表面的多个翅片，在内周侧以沿着来自上述风扇的冷却风的风向的角度配置，并且，在外周部，端部截面与上述壳体的外周面的翅片的输出轴相反侧端部截面无间隙或间隙小地相对，上述冷却风为旋流。
此外，列举另一个例子如下：一种旋转电机，其包括：壳体，在其外周面具有多个从输出轴相反侧的端部向输出轴侧延伸的冷却用的翅片；设置于上述壳体的输出轴相反侧的端架；配置在输出轴相反侧的中心位置的冷却用的风扇；和风扇罩，其设置有倾斜部以使得来自上述风扇的冷却风流向上述壳体侧，并且在内表面具有多个翅片，上述风扇罩的内表面的翅片的数量与上述壳体的外周面的翅片的数量相同，上述风扇罩的内表面的多个翅片，在内周侧以沿着来自上述风扇的冷却风的风向的角度配置，并且，在外周侧，翅片的端部截面与上述壳体的外周面的翅片的输出轴相反侧端部截面无间隙或间隙小地相对，上述冷却风为旋流。
此外，列举另一个例子如下：一种旋转电机，其包括：壳体，在其外周面具有多个从输出轴相反侧的端部向输出轴侧延伸的冷却用的翅片；端架，在其外表面具有多个设置在上述壳体的输出轴相反侧的冷却用的翅片；配置在输出轴相反侧的中心位置的冷却用的风扇；和风扇罩，其设置有倾斜部以使得来自上述风扇的冷却风流向上述壳体侧，并且在内表面具有多个翅片，上述壳体的外周面的翅片的数量、上述风扇罩的内表面的翅片的数量与上述端架的外表面的翅片的数量相同，上述风扇罩的内表面的多个翅片，在内周侧以沿着来自上述风扇的冷却风的风向的角度配置，其中上述冷却风为旋流，上述风扇罩的内表面的翅片的外周侧端部截面与上述端架的外表面的翅片的内周侧端部截面无间隙或间隙小地相对，并且，在外周侧，上述端架的外表面的翅片的外周侧端部截面与上述壳体的外周面的翅片的输出轴相反侧端部截面无间隙或间隙小地相对。
发明的效果
根据本发明，能够提高旋转电机的冷却效率。
附图说明
图1是表示应用本发明的实施例1的端架外表面的翅片的图。
图2是表示实施例1的旋转电机的侧视图。
图3A是表示实施例1的冷却风的流动的图。
图3B是表示实施例1的冷却风的流动的图。
图4是表示应用本发明的实施例2的旋转电机的侧视图。
图5是表示应用本发明的实施例3的旋转电机的侧视图。
图6A是表示设置在端架外表面的翅片形状的变形例的图。
图6B是表示设置在风扇罩内表面的翅片形状的变形例的图。
具体实施方式
使用附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在用于说明实施方式的各图中，对具有相同功能的要素标注相同的附图标记，省略其重复的说明。
实施例1
图1和图2表示应用本发明的实施例1的旋转电机。图1是从输出轴相反侧看输出轴相反侧的端架3的表面部分时的图。此外，图2表示实施例1的旋转电机的侧视图。
实施例1的旋转电机包括壳体5和作为输出轴的旋转轴7，在壳体5的外周面设置有与输出轴平行地延伸的多个翅片6。翅片6例如从壳体的外周面起在径向上设置成放射状。另外，多个翅片也可以相对于输出轴呈螺旋状延伸。在壳体5的输出轴相反侧安装有端架3，在端架3的外表面，以轴心侧为中心朝向壳体5的外周侧地设置有放射状的倾斜部。即，端架3的外表面具有大致圆锥台的形状。因此，朝向输出轴方向地在端架3流动的冷却风容易流向壳体外周。另外，端架3的外表面的形状也可以为多角锥台、半球形或漏斗形状，并不限定于圆锥台。
在端架3的外表面，配置有从内周侧向外周侧延伸的多个翅片4。翅片4的数量与设置在壳体5的外周面的翅片6的数量相同。翅片4设置成其外周侧端部侧与端架3的中央侧的端部相比向左右任一旋转方向倾斜。倾斜的方向与从后述的风扇吹送的回旋风的回旋方向一致(在本例的情况下，外周侧端部向右旋转方向倾斜。)。此外，翅片4的外周侧的最端部形成为与自端架3的中心起的放射延长线分别平行。翅片4构成为该平行部分的外周侧端部截面与壳体5外周上的翅片6的端架侧端部截面无间隙或间隙小地相对，两个端部截面接近或接触。即，在端部截面彼此相对的翅片4、6的组之间，形成从端架3的内周侧向壳体5的外周去地连续的流路。
此外，翅片4的至少与翅片6相对的端部截面付近的翅片宽度(厚度)优选为翅片6的端部截面的翅片宽度(厚度)以上，更优选两者为相同宽度。这是为了在端部截面的相对部分消除成为冷却风8的阻力的要素(台阶差、间隙)。
在旋转轴7的输出轴相反侧的延长方向上，产生冷却风8的他励式风扇1由风扇罩2支承地配置。不同于风扇中央与旋转轴7连接且通过与旋转轴7共同旋转来产生冷却风的自励式风扇，所谓的他励式风扇是由与旋转电机不同的其它电动机等驱动的风扇。他励式风扇1产生的冷却风为旋流(在本例中，相对于端架3为右旋。)。另外，本发明并不限定于他励式风扇，也可以为自励式风扇，优选产生相对于端架3成为旋流的冷却风的方式的风扇。
风扇罩2具有覆盖端架3的外表面、翅片4和翅片6的输出轴相反侧附近整体的大致碗的内周形状。此外，在风扇罩2的内周的一部分设置有由环状的直线部分构成的倾斜部，使得来自设置在风扇罩2的旋转轴7延长线方向中央部分的他励式风扇1的冷却风8被引导到壳体5的外周面。另外，在本实施方式中例示铁和铝等金属性的风扇罩2，不过也可以为树脂等。
此处，如图2所示，翅片4的外周侧且输出轴相反方向的角部具有与风扇罩2内周的倾斜部大致平行地形成的切口形状，在将风扇罩2设置于旋转电机时，该切口部分的头顶部与风扇罩2的倾斜部分接近或接触。
接着，利用图3A和图3B说明冷却风8的气流。图3A是从输出轴相反侧看端架3的表面部分时的图，图3B是从侧面看旋转电机时的图。从风扇1呈回旋状排出的冷却风8在内周侧沿着以沿着冷却风8的风向的方式配置的端架3的外表面的翅片4流动。此外，通过在风扇罩2设置的倾斜部和被冷却风8吹拂的端架3的外表面的倾斜部，冷却风8被引导向端架3的外周侧。被引导向端架3的外周侧的冷却风8顺畅地通过风扇罩2与端架3的外周侧和壳体4的外周面的间隙，向壳体5侧被排出。
被吹送到端架3的冷却风8是回旋风。翅片4，由于其外周侧向回旋风的回旋方向倾斜，因此对翅片4冲突的冷却风的直线前进成分不会衰减与翅片4的倾斜相应的量而向外周侧行进。即，保持风压不变地向外周侧行进。在端架3的表面和壳体5的表面行进的冷却风的风量变大，冷却效率提高。
进一步，因为翅片4与翅片6的端部截面以接近或接触的方式，无间隙或间隙小地相对配置，所以由两者确保的流路能够防止风量变大后的冷却风的扩散和紊流的发生，能够更高效地使冷却风8流通至壳体5的外周。
进一步，由于翅片4向外周侧倾斜，因此，与从端架3的中心呈放射直线状形成的情况相比，翅片长度长，且具有端架3的散热要素(翅片4和端架3外表面)增加的效果。
而且，利用由翅片4和6实现的冷却效率的提高作用，还能够期待他励式风扇1的省电力化和小型化。即，与不应用本实施例的结构的旋转电机相比，在本实施例的旋转电机，在端架3和壳体4的表面流通的风量会增加。因而，还能够实现他励式风扇1的尺寸减小等。
另外，在本实施方式中，令端架3的形状为大致锥台形状，以提高冷却风的流通效率，不过，例如在旋转电机为伺服电机的情况下，存在在输出轴相反侧的端架3侧内置有测量转速等的编码器等的情况。还能够采用将锥台形状的端架3内部作为编码器内置空间的结构。特别是在需要编码器的结构中，还存在不能够在输出轴相反侧设置自励式风扇，而采取利用他励式风扇的冷却结构的情况。将本实施例的结构应用于伺服电机能够维持编码器的设置结构和空间，并且提高冷却效率，可以说是一个特别优选的应用例。
实施例2
图4表示用于本发明的实施例2的旋转电机。在实施例1中，采用在输出轴相反侧的端架3的外表面设置翅片4的结构，在实施例2中，特征之一为：不在端架3的外表面而在安装他励式风扇1的风扇罩2的内表面设置多个翅片9。
翅片9从风扇罩2内表面的内周侧形成至与壳体5的外周面的翅片6对应的位置。翅片9的数量与设置在壳体5的外周面的翅片6的数量相同。
设置在风扇罩2的内表面的翅片9，在内周侧以沿着由他励式风扇1呈回旋状排出的冷却风8的风向的角度配置。而且，翅片9从内周侧向外周侧去形成为直线状，在某个点例如壳体5的外周面的位置弯折并向外周侧设置成直线状。
而且，与实施例1的翅片4同样地，翅片9的外周最端部截面与翅片6的端部截面以接近或接触的方式无间隙或间隙小地相对。
通过采用实施例2的结构，能够获得与实施例1同样的效果，缓和冷却风8与翅片9的衝突，此外，能够抑制由于冷却风8与壳体5的外周面的翅片6的端部冲突而产生的紊流，能够将冷却风8顺畅地引导向壳体侧，能够提高旋转电机的冷却效率。
此外，通过在风扇罩2设置翅片9，能够从他励式风扇1的附近起设置翅片，提高冷却风的整流效果。
此外，与实施例1的翅片4相比，不必要求实施例2的翅片9自身作为散热要素的功能，能够利用树脂等廉价且容易地制造风扇罩2。能够提高旋转电机的冷却效率，并且能够期待制造上的成本和轻量化优点。
进一步，通过在风扇罩2设置翅片9，安装他励式风扇1而形成为一体，还能够期待旋转电机的制造、组装方面的优点。
实施例3
图5表示用于本发明的实施例3的旋转电机。在实施例3中，在输出轴相反侧的端架3的外表面设置有多个翅片4，并且在安装有位于输出轴相反侧的中心的他励式风扇1的风扇罩2的内表面设置有多个翅片9。翅片4、翅片9的数量与设置在壳体5的外周面的翅片6的数量相同。
设置在风扇罩2的内表面的翅片9，在内周侧以沿着由他励式风扇1呈回旋状排出的冷却风8的风向的角度配置。而且，在风扇罩2的内表面形成的翅片9的端部截面与在端架3的外表面形成的翅片4的端部截面以接近或接触的方式无间隙或间隙小地相对。由翅片9和翅片4构成的翅片体从内周侧向外周侧去形成为直线状，在某个点例如壳体5的外周面的位置弯折并向外周侧去形成为直线状。而且，在端架3的外周部，各个翅片4的端部截面与对应的壳体外周面的翅片6的端部截面以接近或接触的方式无间隙或间隙小地相对。
通过采用实施例3的结构，能够获得与实施例1或实施例2同样的效果，能够缓和冷却风8与风扇罩2的内表面的翅片9或与端架3的外表面的翅片4的冲突。此外，能够抑制翅片9与翅片4的连结部、翅片4与翅片6的连结部的紊流的产生，能够将冷却风8顺畅地引导向壳体侧，能够提高旋转电机的冷却效率。
此外，通过在风扇罩2设置翅片9，与实施例2同样，能够从他励式风扇1的附近起设置翅片，提高冷却风的整流效果。
实施例4
实施例4是将翅片4或翅片9的形状改变为与实施例1或实施例2不同的结构。图6A是表示从输出轴相反侧看时的设置于端架外表面的翅片形状的变形例的图，图6B是表示从输出轴侧看时的设置于风扇罩内表面的翅片形状的变形例的图。
在图6A，端架3的外表面的翅片4的形状为，在内周侧以沿着冷却风的回旋方向的方式配置，随着从内周侧向外周侧去而平滑地弯曲，从某个点起例如与壳体的外周对应的位置起向端架3的外周侧形成为直线状。
此外，在图6B，风扇罩2的内表面的翅片9的形状为，在内周侧以沿着冷却风的回旋方向的方式配置，随着从内周侧向外周侧去而平滑地弯曲，从某个点起例如与壳体的外周对应的位置起向端架3的外周侧形成为直线状。
在本实施例中，因为端架3的外表面的翅片4或者风扇罩2的内表面的翅片9随着从内周侧向外周去而平滑地弯曲，所以能够将冷却风更顺畅地引导向壳体侧，能够提高旋转电机的冷却效率。
附图标记的说明
1 他励式风扇
2 风扇罩
3 端架
4 端架外表面的翅片
5 壳体
6 壳体外周面的翅片
7 旋转轴(输出轴)
8 来自他励式风扇的冷却风
9 风扇罩内表面的翅片。

Claims (18)

1.一种旋转电机，其特征在于，包括：
壳体，在其外周面具有多个从输出轴相反侧的端部向输出轴侧延伸的冷却用的翅片；
端架，在其外表面具有多个设置在所述壳体的输出轴相反侧的冷却用的翅片；
配置在输出轴相反侧的中心位置的冷却用的风扇；和
风扇罩，其设置有倾斜部，以使得来自所述风扇的冷却风流向所述壳体侧，
所述壳体的外周面的翅片的数量与所述端架的外表面的翅片的数量相同，
所述端架的外表面的多个翅片，在内周侧以沿着来自所述风扇的冷却风的风向的角度配置，并且，在外周部，端部截面与所述壳体的外周面的翅片的输出轴相反侧端部截面无间隙或间隙小地相对，所述冷却风为旋流。
2.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于：
所述端架的外表面的翅片从内周侧向外周侧去形成为直线状，且在某个点弯折并向外周侧去形成为直线状。
3.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于：
所述端架的外表面的翅片随着从内周侧向外周侧去而平滑地弯曲，且从某个点起向外周侧去形成为直线状。
4.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于：
所述端架的外表面的多个翅片的外周侧端部附近的厚度与所述壳体的外周面的多个翅片的输出轴相反侧附近的厚度大致相同。
5.如权利要求1所述的旋转电机，其特征在于：
所述冷却用风扇为他励式风扇。
6.如权利要求5所述的旋转电机，其特征在于：
所述他励式风扇安装于所述风扇罩。
7.一种旋转电机，其特征在于，包括：
壳体，在其外周面具有多个从输出轴相反侧的端部向输出轴侧延伸的冷却用的翅片；
设置于所述壳体的输出轴相反侧的端架；
配置在输出轴相反侧的中心位置的冷却用的风扇；和
风扇罩，其设置有倾斜部以使得来自所述风扇的冷却风流向所述壳体侧，并且在内表面具有多个翅片，
所述风扇罩的内表面的翅片的数量与所述壳体的外周面的翅片的数量相同，
所述风扇罩的内表面的多个翅片，在内周侧以沿着来自所述风扇的冷却风的风向的角度配置，并且，在外周侧，翅片的端部截面与所述壳体的外周面的翅片的输出轴相反侧端部截面无间隙或间隙小地相对，所述冷却风为旋流。
8.如权利要求7所述的旋转电机，其特征在于：
所述风扇罩的内表面的翅片从内周侧向外周侧去形成为直线状，且在某个点弯折并向外周侧去形成为直线状。
9.如权利要求7所述的旋转电机，其特征在于：
所述风扇罩的内表面的翅片随着从内周侧向外周侧去而平滑地弯曲，且从某个点起向外周侧去形成为直线状。
10.如权利要求7所述的旋转电机，其特征在于：
所述风扇罩的内表面的翅片的外周侧端部附近的厚度与所述壳体的外周面的多个翅片的输出轴相反侧附近的厚度大致相同。
11.如权利要求7所述的旋转电机，其特征在于：
所述冷却用风扇为他励式风扇。
12.如权利要求11所述的旋转电机，其特征在于：
所述他励式风扇安装于所述风扇罩。
13.一种旋转电机，其特征在于，包括：
壳体，在其外周面具有多个从输出轴相反侧的端部向输出轴侧延伸的冷却用的翅片；
端架，在其外表面具有多个设置在所述壳体的输出轴相反侧的冷却用的翅片；
配置在输出轴相反侧的中心位置的冷却用的风扇；和
风扇罩，其设置有倾斜部以使得来自所述风扇的冷却风流向所述壳体侧，并且在内表面具有多个翅片，
所述壳体的外周面的翅片的数量、所述风扇罩的内表面的翅片的数量与所述端架的外表面的翅片的数量相同，
所述风扇罩的内表面的多个翅片，在内周侧以沿着来自所述风扇的冷却风的风向的角度配置，其中所述冷却风为旋流，
所述风扇罩的内表面的翅片的外周侧端部截面与所述端架的外表面的翅片的内周侧端部截面无间隙或间隙小地相对，并且，
在外周侧，所述端架的外表面的翅片的外周侧端部截面与所述壳体的外周面的翅片的输出轴相反侧端部截面无间隙或间隙小地相对。
14.如权利要求13所述的旋转电机，其特征在于：
由所述风扇罩的内表面的翅片和所述端架的外表面的翅片构成的翅片体，从内周侧向外周侧去形成为直线状，且在某个点弯折并向外周侧去形成为直线状。
15.如权利要求13所述的旋转电机，其特征在于：
由所述风扇罩的内表面的翅片和所述端架的外表面的翅片构成的翅片体，随着从内周侧向外周侧去而平滑地弯曲，且从某个点起向外周侧去形成为直线状。
16.如权利要求13所述的旋转电机，其特征在于：
所述风扇罩的内表面的翅片的外周侧端部附近的厚度与所述端架的外表面的多个翅片的内周侧端部附近的厚度大致相同，
所述端架的外表面的多个翅片的外周侧端部附近的厚度与所述壳体的外周面的多个翅片的输出轴相反侧端部附近的厚度大致相同。
17.如权利要求13所述的旋转电机，其特征在于：
所述冷却用风扇为他励式风扇。
18.如权利要求17所述的旋转电机，其特征在于：
所述他励式风扇安装于所述风扇罩。
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