JP2004343857A

JP2004343857A - 液冷式モータ

Info

Publication number: JP2004343857A
Application number: JP2003135713A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yoshimura; 省二吉村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】小型化が進み、固定子や巻き線端部の単位体積当りの発熱量が増大することになっても、効率良く冷却することが可能な液冷式モータを提供する。
【解決手段】モーターケーシング１１の外周を包囲する冷却ジャケット１２を備えた液冷式モータ１Ａにおいて、固定子１３の外周を取巻く冷却液通路１４がモーターケーシング１１の内周面に形成されている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液冷式モータ、特にスクリュ圧縮機に好適な液冷式モータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、モータには、銅損、鉄損等の損失が発生し、その損失が熱に変わる。そして、発生する熱によりモータ自体に不具合が生じないようにするため、モータの冷却が必ず必要となる。
このモータの冷却方式として、固定子を固定するモーターケーシングの周囲に多数の冷却フィンを設け、それに風を当てるのが一般的な空冷方式がある。さらに、冷却液を用いて冷却する液冷方式が良く知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−９７１８６号公報（図１）
【特許文献２】
特開２００２−１６８１８４号公報（図１）
【０００４】
上記特許文献１及び２には、モーターケーシングの外周を包囲する冷却ジャケットを備えた液冷式モータを用いたモータ直結タイプのオイルフリースクリュ圧縮機が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したモータ直結タイプのオイルフリースクリュ圧縮機のモータは、例えば、回転数３０，０００ｒｐｍ、馬力４５ｋＷ程度の仕様で使用される。そして、斯かる仕様を満足するために、モータには、インバータ等を介して高速回転可能なモータ、例えば永久磁石モータが採用されるようになってきた。また、近年このようなモータの小型化が進み、その固定子等の小型化の結果、冷却ジャケットと固定子とが互いに熱交換する部分の面積が小さくなり、モータの冷却が十分に行えないという問題がある。さらに、冷却ジャケットに近接している固定子に比して、巻き線端部は、冷却ジャケットから離れ、特に冷却され難いという問題がある。
本発明は、斯る従来の問題をなくすことを課題としてなされたもので、小型化が進み、固定子や巻き線端部の単位体積当りの発熱量が増大することになっても、効率良く冷却することが可能な液冷式モータを提供しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１発明は、モーターケーシングの外周を包囲する冷却ジャケットを備えた液冷式モータにおいて、固定子の外周を取巻く冷却液通路をモーターケーシングの内周面に形成した構成とした。
【０００７】
第２発明は、第１発明の構成に加えて、上記固定子の両端面から張出した巻き線端部に上記冷却液通路から冷却液を吹き付け可能に形成した構成とした。
【０００８】
第３発明は、第１発明の構成に加えて、上記固定子の両端面から張出した巻き線端部に上記冷却ジャケットから冷却液を吹き付け可能に形成した構成とした。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１は、第１発明に係る液冷式モータ１Ａを適用したモータ直結タイプのオイルフリースクリュ圧縮機１０Ａを示し、モータ１Ａのモーターケーシング１１の外周を包囲するように冷却ジャケット１２が設けられている。また、モータ１Ａの固定子１３の外周を取巻く冷却液通路１４がモーターケーシング１１の内周面に形成されている。この冷却液通路１４は、図示する断面において多数の溝１４ａからなっており、固定子１３の外周に直接接触するとともに、この外周全体にわたって一様に分散するように配設されている。固定子１３の熱の多くは、冷却液より熱伝導率の高い金属、即ち溝１４ａと溝１４ａとの間の金属（例：鉄）部分Ｍを介して冷却ジャケット１２に伝わる。従って、溝１４ａのみならず、冷却ジャケット１２も有効に固定子１３の冷却に寄与する。
【００１０】
固定子１３から上記金属部分Ｍを介して冷却ジャケット１２に熱が伝わり、固定子１３が冷却される間における伝導熱量は、溝１４ａの深さＨ、溝１４ａ，１４ａ間の間隔Ｂ、冷却液通路１４内の冷却液温度Ｔ_１、固定子１３の外周部における固定子温度Ｔ_２、冷却ジャケット１２の内周部における冷却ジャケット温度Ｔ_３、溝１４ａを形成しているモーターケーシング１１の熱伝導率λ、冷却液通路１４内における冷却液とモーターケーシング１１との間の熱伝達率αによって決定される。そして、これらの間には、以下の式が成り立つ。
Ｔ_３−Ｔ_２＝（１／ｃｏｓｈｍ）×（Ｔ_２−Ｔ_１）
ｍ＝２αＨ^２／（Ｂλ）
従って、溝１４ａの深さＨと溝１４ａ，１４ａ間の間隔Ｂとの比をどのようにするかは、モーターケーシング１１の材質から定まる熱伝導率λ、モーターケーシング１１の材質と上記冷却液から定まる熱伝達率α、冷却液温度Ｔ_１を予め把握したうえで、固定子温度Ｔ_２、冷却ジャケット温度Ｔ_３について、試験等を通じて経験則的に把握される温度を上記の式に当てはめて決定すればよい。
【００１１】
ところで、モーターケーシング１１には、圧縮機本体ケーシング１５が一体的に結合され、この圧縮機本体ケーシング１５内に互いに噛合う雌雄一対のスクリュロータが回転可能に収容され、その内の一方のスクリュロータ１６が図面に表れている。また、スクリュロータ１６のロータ軸１７と液冷式モータ１Ａの出力軸１８とは直結しており、出力軸１８によりロータ軸１７を介して一方のスクリュロータ１６が回転させられ、ロータ軸１７とは反対側に延びるロータ軸１９に設けられた同期歯車２１を介して図示しないもう一方のスクリュロータがスクリュロータ１６に同期して回転させられるようになっている。
【００１２】
図２は、第２発明に係る液冷式モータ１Ｂを適用したモータ直結タイプのオイルフリースクリュ圧縮機１０Ｂを示し、上述した液冷式モータ１Ａを適用したモータ直結タイプのオイルフリースクリュ圧縮機１０Ａと互いに共通する部分については、同一番号を付して説明を省略する。
この液冷式モータ１Ｂでは、冷却液通路１４が固定子１３の両端部を超えて、固定子１３の両側に張出した巻き線端部２２の外周の側方部にまで配設されている。そして、固定子１３の両端部を超えて配設された冷却液通路１４の部分から冷却液が巻き線端部２２にも吹き付けられ、これまで冷却するのが難しかった巻き線端部２２についても冷却されるようになり、液冷式モータ１Ｂ全体の冷却が促進されるようになっている。
また、冷却液は巻き線端部２２の外周の方から吹き付けられているので、その冷却液が固定子１３と、巻き線端部２２を含むこの液冷式モータ１Ｂのロータの部分との間に混入する度合いは少ない。粘性のある冷却液の吹き付けがあっても、それによる動力上のロスは少ない。
なお、巻き線端部２２に吹き付けられた冷却液は、モーターケーシング１１の下部に穿設された排出孔２３から機外に導かれる。
【００１３】
図３は、第３発明に係る液冷式モータ１Ｃを適用したモータ直結タイプのオイルフリースクリュ圧縮機１０Ｃを示し、上述した液冷式モータ１Ｂを適用したモータ直結タイプのオイルフリースクリュ圧縮機１０Ｂと互いに共通する部分については、同一番号を付して説明を省略する。
この液冷式モータ１Ｃでは、冷却ジャケット１２の内部空間の両端部を巻き線端部２２の外周の側方部に連通させる貫通孔２４がモーターケーシング１１に穿設されている。そして、冷却ジャケット１２内の冷却液が、上述した液冷式モータ１Ｂの場合と同様に、巻き線端部２２に吹き付けられ、巻き線端部２２の冷却に供せられた後、排出孔２３から機外に導かれる。
【００１４】
なお、本発明に係る液例式モータの適用は、オイルフリースクリュ圧縮機に限定されるものでなく、油冷式スクリュ圧縮機であってもよく、圧縮機に限定されるものでもない。
また、本発明に係る液例式モータが油冷式スクリュ圧縮機の駆動部として用いられる場合には，冷却液として油冷却器で冷却された後の潤滑油を用いることができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第１発明によれば、モーターケーシングの外周を包囲する冷却ジャケットを備えた液冷式モータにおいて、固定子の外周を取巻く冷却液通路をモーターケーシングの内周面に形成してある。
このように、冷却ジャケットと冷却液用通路の二重の冷却構造となり、限られたスペースで、固定子から熱が逃げ易くなるため、固定子や巻き線端部の単位体積当りの発熱量が増大することになっても、効率良くモータ冷却することが可能になるという効果を奏する。
【００１６】
第２発明によれば、第１発明の構成に加えて、上記固定子の両端面から張出した巻き線端部に上記冷却液通路から冷却液を吹き付け可能に形成してある。
また、第３発明によれば、第１発明の構成に加えて、上記固定子の両端面から張出した巻き線端部に上記冷却ジャケットから冷却液を吹き付け可能に形成してある。
このため、第１発明による効果に加えて、固定子の冷却と同時に、巻き線端部も十分に冷却できるようになり、より一層効率良くモータ冷却することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明に係るオイルフリースクリュ圧縮機の概略を示す断面図である。
【図２】第２発明に係るオイルフリースクリュ圧縮機の概略を示す断面図である。
【図３】第３発明に係るオイルフリースクリュ圧縮機の概略を示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ液冷式モータ
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃオイルフリースクリュ圧縮機
１１モーターケーシング
１２冷却ジャケット
１３固定子
１４冷却液通路
１４ａ溝
１５圧縮機本体ケーシング
１６スクリュロータ
１７ロータ軸
１８出力軸
１９ロータ軸
２１同期歯車
２２巻き線端部
２３排出孔
２４貫通孔
Ｍ金属部分

Claims

モーターケーシングの外周を包囲する冷却ジャケットを備えた液冷式モータにおいて、固定子の外周を取巻く冷却液通路をモーターケーシングの内周面に形成したことを特徴とする液冷式モータ。
上記固定子の両端面から張出した巻き線端部に上記冷却液通路から冷却液を吹き付け可能に形成したことを特徴とする請求項１に記載の液冷式モータ。
上記固定子の両端面から張出した巻き線端部に上記冷却ジャケットから冷却液を吹き付け可能に形成したことを特徴とする請求項１に記載の液冷式モータ。