JP2007097325A - Totally enclosed motor - Google Patents
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Description
この発明は、特に車両駆動用に適した全閉形電動機に関する。 The present invention relates to a fully closed electric motor particularly suitable for driving a vehicle.
一般に鉄道車両では、車体床下に配置した台車に車両駆動用電動機を搭載し、この電動機の回転力を歯車装置を介して車輪に伝達することにより車両を走行させるシステムとしている。車両駆動用電動機は台車に搭載されるため、できるだけ小型であることが求められるとともに、塵埃の多い床下に配置されるため、内部が汚損されにくい構造であることが求められる。 In general, a railway vehicle is a system in which a vehicle driving motor is mounted on a carriage disposed under the floor of a vehicle body and the vehicle travels by transmitting the rotational force of the motor to wheels via a gear device. Since the vehicle driving motor is mounted on a carriage, it is required to be as small as possible, and since it is disposed under the floor with much dust, the interior is required to have a structure that is not easily polluted.
図7は、従来の開放型車両駆動用電動機の一例を示す上半部縦断面図である。図7において、固定子1が取り付けられた外枠2と、この外枠2の両端を塞ぐシールド3及び4とからなる外被5内に回転子6が収容され、回転子6はシールド3,4に保持された軸受7及び8により回転子軸9の両端が支持されている。外枠2の一端上部には吸気ろ過器10が設けられ、回転子軸9の駆動側には外被5の内部空気(内気)を循環させる内気ファン11が取り付けられている。回転子6の鉄心12には軸方向に貫通する断面円形の風穴13が複数個、図9に示すように等ピッチで環状に配列されている。図10は従来の固定子鉄心19を示すものである。電動機が運転されると、内気ファン11により吸気ろ過器10から吸引された外気は、図示矢印で示すように機内を流れ、固定子1及び回転子6を冷却する。
FIG. 7 is an upper half longitudinal sectional view showing an example of a conventional open type vehicle drive motor. In FIG. 7, a
図8は、従来の全閉外扇形車両駆動用電動機の一例を示す上半部縦断面図である。図8において、外被5は密閉され、回転子軸9の反駆動側の軸端には外被5の外部の空気(外気)を外枠2の外周面に通風する外気ファン14が取り付けられている。外気ファン14はカップ状のファンカバー15で覆われ、ファンカバー15には通風入口孔16が複数個環状に配列されている。電動機が運転されると、外気ファン14により通風入口孔16から吸引された外気はファンカバー15に案内され、図示矢印で示すように流れて外枠2の外周面を冷却する。これにより、固定子1及び回転子6は外枠2を介して間接的に冷却される。このような全閉外扇形車両駆動用電動機については、例えば特許文献1にも記載されている。
図7に示した開放型電動機は、塵埃の多い床下から電動機内部へ、吸気ろ過器10を通して外気が吸引される。その場合、吸気ろ過器10のフィルタを細かくすれば吸気ろ過器10の清掃頻度が増え、またフィルタを粗くすれば電動機内部の清掃頻度が増えて、いずれにしても保守性が悪いという問題がある。これに対して、図8に示した全閉外扇形電動機は、外被5が密閉されているので電動機内部への塵埃の侵入はないが、外気ファン14により外枠2を冷却し、固定子1及び回転子6を間接的に冷却するので冷却性能が悪く、発熱を抑えるためには開放型に比べて大型化しなければならない問題がある。電動機は高温になると、軸受7,8が回転子軸9からの熱伝導で直接に、また機内空気を介して間接的に暖められ、グリース寿命が低下して全閉化による塵埃保守作業の低減の利点が失われる。
In the open type electric motor shown in FIG. 7, outside air is sucked through the
一方、冷却性能を高めた全閉外扇形電動機として、外枠上に熱交換器を搭載し、外気ファンにより熱交換器に通風した外気と内気ファンにより密閉外被内を循環させた内気とを熱交換器で熱交換させ、固定子と回転子の冷却を図ったものが知られており、例えば特開平10−66306号公報に記載されている。しかし、この種の全閉外扇形電動機は一般に産業用の大型機であり、熱交換器にも容積の大きい多管式が用いられている。従って、従来の熱交換器搭載式全閉外扇形電動機は、床下の狭い空間に設置されるために小型軽量化が不可欠な車両駆動用電動機には適さない。 On the other hand, as a fully-enclosed external fan motor with improved cooling performance, a heat exchanger is mounted on the outer frame, and the outside air ventilated by the outside air fan and the inside air circulated through the sealed envelope by the inside air fan are heated. An apparatus in which heat is exchanged by an exchanger and the stator and the rotor are cooled is known, and is described, for example, in JP-A-10-66306. However, this type of totally enclosed fan-shaped electric motor is generally a large industrial machine, and a large-capacity multi-tube type is also used for the heat exchanger. Therefore, a conventional heat exchanger-equipped fully enclosed outer fan motor is not suitable for a vehicle driving motor in which a reduction in size and weight is indispensable because it is installed in a narrow space under the floor.
この発明の課題は、塵埃の侵入や温度上昇を抑えて保守性を良好にしながら小型・軽量化し、車両駆動用電動機に適した全閉形電動機を構成することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to reduce the size and weight of an electric motor for driving a vehicle while reducing dust intrusion and temperature rise and improving maintainability.
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、固定子が取り付けられた外枠と、この外枠の両端を塞ぐシールドとからなる外被内に、前記シールドに保持された軸受により回転子軸の両端が支持された回転子が収容され、前記回転子軸には内気を循環させる内気ファンと外気を通風する外気ファンとが取り付けられるとともに、前記外枠に前記循環内気と前記通風外気とを熱交換させる熱交換器が搭載された全閉形電動機において、前記熱交換器として直交流形の全熱交換器を設置するものとする。従来、産業用の全閉外扇形電動機に一般に使用されている多管式の熱交換器は、圧力損失は小さいが容積が大きく、電動機が大型化する要因となっている。そこで、請求項1の発明では、熱交換器として、圧力損失は多管式に比べて高めであるが非常にコンパクトに構成できる直交流形の全熱交換器を用いるものとする。これにより、熱交換器搭載式全閉形電動機の小型化が可能になる。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、駆動側の前記シールドの内側に前記外気ファンを配置するとともに、前記外被に通風入口孔を設け、この通風入口孔から前記外気ファンにより吸引した外気を前記熱交換器に通流させるようにするものである。従来の熱交換器搭載式の全閉外扇形電動機においては、外気ファンがシールドの外側に配置され、この外気ファンによる吸引外気を熱交換器に導くために外気ファンを覆うファンカバーが設けられている。そのため、外気ファンやファンカバーが外被の外側に張り出し、電動機が大型化せざるを得ない。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the outside air fan is disposed inside the shield on the driving side, and a ventilation inlet hole is provided in the jacket, and suction is performed from the ventilation inlet hole by the outside air fan. The outside air is allowed to flow through the heat exchanger. In a conventional heat exchanger-equipped fully enclosed external fan motor, an external air fan is disposed outside the shield, and a fan cover is provided to cover the external air fan in order to guide the external air sucked by the external air fan to the heat exchanger. . For this reason, the outside air fan or the fan cover protrudes to the outside of the jacket, and the electric motor must be enlarged.
そこで、請求項2の発明は、駆動側のシールドの内側に外気ファンを配置するとともに、シールドに通風入口孔を設け、外気ファンにより外気をシールドの通風入口孔から吸引して熱交換器に導くようにする。請求項2の発明によれば、外気ファンを外被の内部に収容し、吸引外気をシールドの内側で熱交換器に導くことにより、外気ファンやファンカバーの外部への張り出しがなくなり電動機が小型になる。
Accordingly, in the invention of
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記外気ファンと前記駆動側のシールドの軸受保持部との間に形成される空間に、この空間を前後に2分する環状のエアガイドを設け、前記通風入口孔から前記軸受保持部に沿って前記回転子軸側に向かい、次いで反転して前記外気ファンの羽根に向かうバイパス通風路を形成するものとする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, an annular air guide that divides the space forward and backward into a space formed between the outside air fan and the bearing holding portion of the drive side shield is provided. It is provided that a bypass ventilation path is formed from the ventilation inlet hole toward the rotor shaft along the bearing holding portion and then reversed to the blades of the outside air fan.
シールドの内側に外気ファンを配置すると、シールドの軸受保持部の内側に負圧が発生し、この負圧により外気が軸受の隙間を通して機内に吸引され、軸受が外気中の塵埃で汚損される可能性がある。そこで、そのような危険がある場合に、請求項3の発明により上記したバイパス通路を形成することにより、負圧による外気の吸引がバイパス通路を介して行われ、軸受を通る外気の吸引が抑えられる。
If an outside air fan is placed inside the shield, a negative pressure is generated inside the bearing holding part of the shield, and this negative pressure causes the outside air to be sucked into the machine through the gap between the bearings, and the bearing can be contaminated by dust in the outside air. There is sex. Therefore, when there is such a danger, by forming the bypass passage according to the invention of
請求項4の発明は、請求項2の発明において、前記外気ファンと背中合わせに前記内気ファンを一体構成するものである。従来、内気ファンと外気ファンとは外被の内側と外側にそれぞれ設置されているが、請求項2の発明では外気ファンをシールドの内側に配置したことにより、請求項4の発明は、内気ファンを外気ファンと背中合わせに一体的に構成するものである。これにより、内気ファンと外気ファンの設置に必要な軸方向スペースが縮小し、電動機が小型になる。
According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the invention, the outside air fan and the inside air fan are integrated with each other back to back. Conventionally, the inside air fan and the outside air fan are respectively installed on the inside and outside of the jacket. In the invention of
請求項5の発明は、固定子が取り付けられた外枠と、この外枠の両端を塞ぐシールドとからなる外被内に、前記シールドに保持された軸受により回転子軸の両端が支持された回転子が収容され、前記回転子軸には内気を循環させる内気ファンと外気を通風する外気ファンとが取り付けられるとともに、前記外枠に前記循環内気と前記通風外気とを熱交換させる熱交換器が搭載された全閉形電動機において、反駆動側の前記シールドの内側に固定子冷却用外気ファンを前記回転子軸に取り付けて設けるとともに、前記外被に通風入口孔を設け、かつ固定子鉄心の外周縁に軸方向に貫通する風穴を設け、この風穴の一端と前記固定子冷却用外気ファンとの間及び前記風穴の他端と前記外枠に設けた通風出口孔との間にそれぞれ通風ダクトを形成し、前記固定子冷却用外気ファンにより前記通風入口孔から吸引した外気を一方の前記通風ダクトを通して前記風穴に通流させた後、この外気を他方の前記ダクトを通して前記通風出口孔から機外に排出するようにするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, both ends of the rotor shaft are supported by bearings held by the shield in an outer cover including an outer frame to which a stator is attached and a shield that closes both ends of the outer frame. A heat exchanger in which a rotor is accommodated, and an internal air fan that circulates the internal air and an external air fan that ventilates the external air are attached to the rotor shaft, and the circulating frame and the ventilated external air exchange heat with the outer frame The stator cooling outside air fan is attached to the rotor shaft on the inner side of the shield on the non-driving side, a ventilation inlet hole is provided in the outer jacket, and the stator core An air hole penetrating in the axial direction is provided in the outer peripheral edge, and a ventilation duct is provided between one end of the air hole and the outside air fan for cooling the stator, and between the other end of the air hole and a ventilation outlet hole provided in the outer frame. Forming After the outside air sucked from the ventilation inlet hole by the stator cooling outside air fan is caused to flow to the air hole through one of the ventilation ducts, the outside air is discharged from the ventilation outlet hole to the outside through the other duct. It is what you want to do.
この請求項5の発明は、固定子を内気ファンによる循環内気で冷却するのみならず、固定子専用の外気ファンを設け、この外気ファンにより固定子を外気で直接冷却するものである。内気ファンは熱交換器を介して外気で冷却された循環内気で冷却するが、固定子冷却用外気ファンは外気を直接固定子に通風して冷却するため、冷却性能を大幅に向上させることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, not only the stator is cooled by the circulating air from the inside air fan, but also an outside air fan dedicated to the stator is provided, and the stator is directly cooled by the outside air by this outside air fan. The inside air fan is cooled by circulating inside air cooled by outside air through a heat exchanger, but the outside air fan for cooling the stator cools the outside air by directly passing it through the stator, which can greatly improve the cooling performance. it can.
請求項6の発明は、請求項2又は請求項5の発明において、前記回転子軸を中心として前記外枠の前記熱交換器と反対の側に、前記循環内気と外気とを熱交換させる補助熱交換器を設けるものである。熱交換器の反対側に補助熱交換器を設けることにより、熱交換器から遠い側の循環内気の冷却性能を向上させることができる。また、この補助熱交換器は、熱交換器を外被の上部に搭載した場合、その反対側で電動機取付脚の内側に設置することができるので、補助熱交換器を設けることによる電動機外形の拡大は最小限に留めることが可能である。 According to a sixth aspect of the present invention, in the second or fifth aspect of the present invention, the auxiliary air to exchange heat between the circulating internal air and the external air on the opposite side of the outer frame from the heat exchanger with the rotor shaft as a center. A heat exchanger is provided. By providing the auxiliary heat exchanger on the opposite side of the heat exchanger, it is possible to improve the cooling performance of the circulating internal air on the side far from the heat exchanger. Also, this auxiliary heat exchanger can be installed inside the motor mounting leg on the opposite side when the heat exchanger is mounted on the upper part of the jacket, so that the external shape of the motor by providing the auxiliary heat exchanger The expansion can be kept to a minimum.
請求項7の発明は、請求項5の発明において、前記固定子鉄心の風穴を多数の小穴を環状に配列して形成するものである。小穴を環状に密集させて風穴を形成することにより、固定子鉄心の機械的強度を損なうことなく、大きな通風路断面積を得ることが可能になる。 According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the air holes of the stator core are formed by arranging a large number of small holes in an annular shape. By forming the air holes by closely concentrating the small holes, it is possible to obtain a large cross-sectional area of the air passage without impairing the mechanical strength of the stator core.
請求項8の発明は、固定子が取り付けられた外枠と、この外枠の両端を塞ぐシールドとからなる外被内に、前記シールドに保持された軸受により回転子軸の両端が支持された回転子が収容され、前記回転子軸には内気を循環させる内気ファンと外気を通風する外気ファンとが取り付けられるとともに、前記外枠に前記循環内気と前記通風外気とを熱交換させる熱交換器が搭載された全閉形電動機において、回転子鉄心に断面歯車形状の風穴を軸方向に設けるものである。従来の回転子の風穴は一般に断面円形であるが、請求項8の発明によれば、断面歯車形状とすることにより、回転子鉄心の強度を損なうことなく風穴の熱伝達面積を増やすことが可能になる。
In the invention according to
請求項9の発明は、請求項8の発明において、前記熱交換器の一端側に前記内気ファンに通じる内気流入空間を形成するとともに、前記熱交換器の他端側に前記外被の内部空間に通じる内気流出空間を形成し、前記内気ファンから吐き出された内気が、前記内気流入空間、熱交換器、内気流出空間の経路で前記外被の内部空間に戻り、次いで前記固定子と回転子との間のエアギャップ及び前記回転子鉄心の風穴を通過して再び内気ファンに吸い込まれるようにするものである。 According to a ninth aspect of the invention, in the eighth aspect of the invention, an internal air inflow space communicating with the internal air fan is formed on one end side of the heat exchanger, and an internal space of the outer cover is formed on the other end side of the heat exchanger. The inside air discharged from the inside air fan returns to the inside space of the outer jacket through the inside air inflow space, the heat exchanger, and the inside air outflow space, and then the stator and the rotor. Are passed through the air gap between them and the air hole of the rotor core, and are again sucked into the inside air fan.
請求項10の発明は、請求項1〜請求項9のいずれかの発明において、前記回転子軸をステンレス鋼材で構成するものである。ステンレス鋼は炭素鋼に比べて熱伝導率が低い。従って、回転子軸にステンレス鋼材を用いることにより、回転子及び内気から回転子軸を介して軸受に伝達される熱量を減らし、軸受の温度上昇を抑えることができる。 In a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the rotor shaft is made of a stainless steel material. Stainless steel has a lower thermal conductivity than carbon steel. Therefore, by using a stainless steel material for the rotor shaft, the amount of heat transmitted from the rotor and the inside air to the bearing via the rotor shaft can be reduced, and the temperature rise of the bearing can be suppressed.
この発明は、熱交換器を介して内気と外気を熱交換させる全閉形電動機において、熱交換器の容積を抑え、また外気ファンやファンカバーの外部への張り出しをなくして小型化を図ることができ、設置空間が限定され、かつ塵埃の多い車両床下に搭載される車両用駆動電動機に適用すれば保守作業の低減効果が大きい。 The present invention provides a fully-enclosed electric motor that exchanges heat between inside air and outside air via a heat exchanger, and can reduce the volume of the heat exchanger and reduce the size of the outside air fan and the fan cover without protruding to the outside. If the present invention is applied to a vehicular drive motor that is installed under a vehicle floor where the installation space is limited and a lot of dust is present, the effect of reducing maintenance work is great.
図1は、誘導電動機におけるこの発明の実施の形態を示す全閉形電動機の縦断面図である。なお、従来例と対応する部分には同一の符号を用いるものとする。図1において、固定子1が取り付けられた外枠2と、この外枠2の両端のシールド3及び4とからなる外被5内に回転子6が収容され、回転子6はシールド3,4に保持された軸受7及び8により回転子軸9の両端が支持されている。回転子軸9は、炭素鋼に比べて熱伝導率が低いステンレス鋼材で構成されている。17は固定子導体、18は回転子導体である。図示の場合、外枠2は図1の右側(駆動側)から軸方向に、駆動側ブラケット2a、鉄心枠2b及び反駆動側ブラケット2cの3つの筒体に分割構成され、これらは互いに締結されて円筒状の枠体を形成している。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a fully closed motor showing an embodiment of the present invention in an induction motor. In addition, the same code | symbol shall be used for the part corresponding to a prior art example. In FIG. 1, a
ここで、駆動側ブラケット2aと鉄心枠2bは両端面が実質的に開放した筒体であるが、反駆動側ブラケット2cの外側端(図1の左端)には、フランジ状の端板2dが一体に形成されている。鉄心枠2bには、固定子鉄心19が保持されている。駆動側ブラケット2a及び反駆動側ブラケット2cの上部には、互いの対向面が開口した箱状の通風ハウジング2e及び2fが一体形成され、これらの通風ハウジング2e,2f間に渡るように、直交流形プレートフィン式の全熱交換器20が搭載されている。図2は全熱交換器20の概略斜視図で、仕切板21と波型の間隔板22とにより、互いに直交する外気ダクト23と内気ダクト24とが形成されている。
Here, the drive-
駆動側のシールド3は、円錐状の軸受保持部3aとその外周の環状縁部3bとからなり、環状縁部3bを介して外枠2の端面に締結されている。軸受保持部3aには軸受7が嵌め込まれ、グリースが充填されている。反駆動側のシールド4は、駆動側と同様の軸受保持部4aとその外周のわずかなフランジ4bとからなり、フランジ4bを介して外枠2の端板2dに締結されている。軸受保持部4aには軸受8が嵌め込まれ、グリースが充填されている。
The drive-
駆動側のシールド3の内側には、空間25を介して外気ファン14が配置されている。外気ファン14は、回転子軸9に固定された主板26と、そのシールド3側の面の周縁に多数取り付けられた羽根27とからなり、主板26は対向するシールド3の面形状に沿うように、中心部が円錐状に形成され、外周面は外枠2の内周面に微小な空隙を介して近接している。そして、外被5(シールド3)には、空間25に通じるように環状に配列された複数個の通風入口孔28が設けられている。一方、主板26の羽根27が取り付けられた面と反対側の面には、内気ファン11の多数の羽根29が取り付けられている。すなわち、主板26は外気ファン14と内気ファン11とに兼用され、その両側にそれぞれ羽根26及び29が取り付けられることにより、内気ファン11と外気ファン14とは背中合わせに一体に構成されている。30は羽根29を連ねる側板である。
An
ここで、図3は、図1の III−III線に沿う部分横断面図である。図1及び図3において、外枠2(駆動側ブラケット2a)の外周壁上部には、内気ファン11の外周面に対向するように、全熱交換器20の横幅(図1の上下幅)と同幅の通風口31が開けられて、また通風口31と軸方向に隣接して、外気ファン14の外周面と対向するように、通風口32が開けられている。そして、外枠2の通風ハウジング2e内には、通風口31と32との間を軸方向に仕切る仕切壁2gが一体に形成されている。
Here, FIG. 3 is a partial cross-sectional view taken along line III-III in FIG. In FIG. 1 and FIG. 3, the lateral width (vertical width in FIG. 1) of the
この仕切壁2gは、全熱交換器20の図1の右端側に、外気流入空間33と内気流入空間34とを形成するもので、外気流入空間33は通風口32を介して外気ファン14に通じ、内気流入空間34は通風口31を介して内気ファン11に通じている。また、全熱交換器20の図1の左端側には内気流出空間35が形成され、この内気流出空間35は外枠2(反駆動側ブラケット2c)の外周壁に開けられた通風口36を介して外被5の内部空間に通じている。更に、図3に示すように、全熱交換器20の外気流入側には通風ハウジング2e,2fにより、外気流入空間33に通じる外気流入ダクト37が形成されている。
The partition wall 2 g forms an outside
図1において、反駆動側のシールド4の内側には、空間38を介して固定子冷却用外気ファン39が配置されている。固定子冷却用外気ファン39は、回転子軸9に固定された主板40と、そのシールド4側の周縁に多数取り付けられた羽根41とからなり、主板40は対向するシールド4の面形状に沿うように円錐状に形成されている。そして、外被5には、反駆動側ブラケット2cの端板2d及びシールド4のフランジ4bを貫通するように、空間38に通じる環状に配列された複数個の通風入口孔42が設けられている。
In FIG. 1, a stator cooling outside air fan 39 is disposed inside a
固定子鉄心19の外周縁には、軸方向に貫通する風穴43が設けられている。この風穴43は図5に示すように、多数の長円形の小穴が環状に配列されることにより形成されている。そして、この風穴43の一端(図1の左端)と固定子冷却用外気ファン39との間に通風ダクト44が形成されている。通風ダクト44は、固定子冷却用外気ファン39の外周面を取り囲む環状空間44a、固定子鉄心19の図1の左端面に接する環状空間44b及び外枠2の底部において環状空間44aと44bとを連絡する断面方形の筒状空間44cとからなっており、いずれの空間44a〜44cも反駆動側ブラケット2cと一体に図示形状の通風ガイド壁により区画されている。
An
一方、外枠2の底部には通風出口孔45が設けられ、風穴43の他端(図1の右端)と通風出口孔45との間に通風ダクト46が形成されている。通風ダクト46は、固定子鉄心19の図1の右端面に接する環状空間46a及び外枠2の底部において環状空間46aと通風出口孔45とを連絡する断面方形の箱状空間46bとからなっている。
On the other hand, a ventilation outlet hole 45 is provided at the bottom of the
図1において、回転子軸9を中心として外枠2の全熱交換器20と反対の側に、補助熱交換器47が設けられている。補助熱交換器47はフィンチューブ式熱交換器で、外枠2の底部外側に取り付け形成された前後一対の箱状のダクト48,49に両端が連結され、外表面が外気に曝されている。ダクト48は外枠2(駆動側ブラケット2a)に開けられた通風入口孔50を通して内気ファン11の外周面と対面し、ダクト49は通風ダクト44を避けて外枠2(反駆動側ブラケット2c)に開けられた通風入口孔51を通して外被5の内部に通じている。
In FIG. 1, an
次に、図1に示した電動機が運転されたときの冷却風の流れについて述べる。まず、内気ファン11から吐き出された内気は、破線矢印で示すように、通風口31→内気流入空間34→全熱交換器20の内気ダクト24→内気流出空間35の経路で流れて外被5の内部空間に戻り、固定子1と回転子6との間のエアギャップ及び回転子鉄心12の風穴13を通過して再び内気ファン11に吸い込まれる循環をする。ここで、図4は回転子鉄心12に開けられた風穴13の形状を示すもので、図示の通り歯車形状になっている。従来の回転子の風穴13は、図9に示すように一般に断面円形であるが、図4に示すような断面歯車形状とすることにより、回転子鉄心12の強度を損なうことなく風穴13の熱伝達面積を増やすことが可能になる。
Next, the flow of cooling air when the electric motor shown in FIG. 1 is operated will be described. First, the inside air discharged from the
外気ファン14により通風入口孔28から吸引された外気は、実線矢印で示すように、通風口32→外気流入空間33→外気流入ダクト37(図2参照)→全熱交換器20の外気ダクト23の経路で通風されて機外に排出される。この通風外気は全熱交換器20の内気ダクト24を通過する循環内気と熱交換して循環内気を冷却する。
The outside air sucked from the
従来の全閉外扇形電動機は外気ファンをシールドの外側に配置しているが、図1の電動機においては、シールド3の内側に外気ファン14を配置し、シールド3の通風入口孔28から吸引した外気を外被5の内部空間25を通して熱交換器に導くようにしている。従って、外気ファンやファンカバーが外部に張り出すことがなく、電動機が小型化されている。また、図1の電動機においては、内気ファン11と外気ファン14とを背中合わせに一体に構成している。その結果、内気ファン11と外気ファン14の設置に必要な軸方向スペースが小さくなり、電動機が一層小型化されている。
In the conventional fully-enclosed external fan motor, the outside air fan is disposed outside the shield. However, in the motor shown in FIG. 1, the
ここで、図1において、外気ファン14とシールド3の軸受保持部3aとの間に形成される空間52に、この空間52を前後(軸方向)に2分する鋼板からなる環状のエアガイド53が設けられている。図示の場合、エアガイド53は軸受保持部3aの円錐形状に沿う円錐形に形成され、通風入口孔28の一部に被さるように、上端部が軸受保持部3aに例えば溶接により結合されている。このエアガイド53は、空間52内に通風入口孔28から軸受保持部3aに沿って回転子軸9側に向かい、次いで反転して外気ファン14の羽根27に向かうバイパス通風路(矢印で示す)54を形成する。
Here, in FIG. 1, an annular air guide 53 made of a steel plate that divides the
シールド3の内側に外気ファン14を配置すると、シールド3の軸受保持部3aの内側に負圧が発生し、この負圧により外気が軸受7の隙間を通して機内に吸引され、軸受7が外気中の塵埃で汚損される可能性がある。その場合、バイパス通路54を形成することにより、軸受保持部3aの内側の負圧による外気の吸引が軸受7よりも通風抵抗の小さいバイパス通路54を介して行われ、軸受7を通る外気の吸引が抑えられる。また、吸引された外気の一部が軸受保持部3aに沿って空間52を流れるため、この外気で軸受7が冷却される。反駆動側にも、エアガイド53と同様のエアガイド55が設けられている。このエアガイド55は、固定子冷却用外気ファン39により通風入口孔42から吸引した外気の一部をバイパスさせるものであり、その構成・作用はエアガイド53と同じである。
When the
固定子冷却用外気ファン39により通風入口孔42から吸引された外気は、通風ダクト44(空間44a→44c→44b)を通して固定子鉄心19の風穴43に通流した後、通風ダクト46(空間46a→46b)を通して外枠2の通風出口孔45から機外に排出される。固定子1を内気ファン11で冷却するのみならず、固定子専用外気ファン39を設け、この外気ファン39により固定子1を外気で直接冷却することにより、冷却性能が大幅に向上する。その場合、図5に示す通り、風穴43を多数の小穴43aを環状に密集させて形成することにより、固定子鉄心19の機械的強度を損なうことなく、通風路断面積を増やすことができる。
The outside air sucked from the
図1において、内気ファン11により機内を循環する内気の一部は、破線矢印で示す通り、通風入口孔50→通風ダクト48→補助熱交換器47→通風ダクト49→通風入口孔51の経路で補助熱交換器47を通過し外気と熱交換する。全熱交換器20に加えて補助熱交換器47を設けることにより、全熱交換器20の反対側の循環内気の冷却性能が向上し、全熱交換器20から遠い側の電動機の局所加熱が防止される。
In FIG. 1, a part of the inside air circulated in the machine by the
図1の電動機においては、回転子軸9に熱伝導率の低いステンレス鋼材を用いている。その結果、回転子6及び内気から回転子軸9を介して軸受7,8に伝達される熱量が小さくなり、軸受7,8の温度上昇が抑えられている。
In the electric motor of FIG. 1, a stainless steel material having a low thermal conductivity is used for the
図6は、永久磁石形同期電動機におけるこの発明の実施の形態を示す縦断面図である。図6において、回転子6の外周部に永久磁石56が装着されているが、冷却構造は図1の誘導電動機と実質的に同じなので説明を省略する。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the present invention in a permanent magnet type synchronous motor. In FIG. 6, a
1 固定子
2 外枠
3 駆動側シールド
4 反駆動側シールド
5 外被
6 回転子
7 軸受
8 軸受
9 回転子軸
11 内気ファン
13 回転子風穴
14 外気ファン
20 全熱交換器
39 固定子冷却用外気ファン
43 固定子風穴
44 通風ダクト
46 通風ダクト
47 補助熱交換器
53 エアガイド
54 バイパス通風路
55 エアガイド
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記熱交換器として直交流形の全熱交換器を設置したことを特徴とする全閉形電動機。 A rotor having both ends of a rotor shaft supported by bearings held by the shield is housed in an outer cover formed of an outer frame to which a stator is attached and a shield that closes both ends of the outer frame. A fully enclosed electric motor in which an internal air fan that circulates internal air and an external air fan that ventilates the external air are attached to the rotor shaft, and a heat exchanger that exchanges heat between the circulating internal air and the ventilated external air is mounted on the outer frame In
A fully-closed electric motor in which a cross flow type total heat exchanger is installed as the heat exchanger.
反駆動側の前記シールドの内側に固定子冷却用外気ファンを前記回転子軸に取り付けて設けるとともに、前記外被に通風入口孔を設け、かつ固定子鉄心の外周縁に軸方向に貫通する風穴を設け、この風穴の一端と前記固定子冷却用外気ファンとの間及び前記風穴の他端と前記外枠に設けた通風出口孔との間にそれぞれ通風ダクトを形成し、前記固定子冷却用外気ファンにより前記通風入口孔から吸引した外気を一方の前記通風ダクトを通して前記風穴に通流させた後、この外気を他方の前記ダクトを通して前記通風出口孔から機外に排出するようにしたことを特徴とする全閉形電動機。 A rotor having both ends of a rotor shaft supported by bearings held by the shield is housed in an outer cover formed of an outer frame to which a stator is attached and a shield that closes both ends of the outer frame. A fully enclosed electric motor in which an internal air fan that circulates internal air and an external air fan that ventilates the outside air are attached to the rotor shaft, and a heat exchanger that exchanges heat between the circulating internal air and the ventilated external air is mounted on the outer frame In
A stator cooling outside air fan is attached to the rotor shaft inside the shield on the non-driving side, and a ventilation hole is provided in the outer jacket, and an air hole penetrating in the axial direction on the outer peripheral edge of the stator core A ventilation duct is formed between one end of the air hole and the outside air fan for cooling the stator and between the other end of the air hole and a ventilation outlet hole provided in the outer frame, After the outside air sucked from the ventilation inlet hole by the outside air fan is allowed to flow through the ventilation duct to the ventilation hole, the outside air is discharged from the ventilation outlet hole to the outside through the other duct. A fully enclosed motor.
回転子鉄心に断面歯車形状の風穴を軸方向に設けたことを特徴とする全閉形電動機。 A rotor having both ends of a rotor shaft supported by bearings held by the shield is housed in an outer cover made up of an outer frame to which a stator is attached and a shield that closes both ends of the outer frame. A fully enclosed electric motor in which an internal air fan that circulates internal air and an external air fan that ventilates the outside air are attached to the rotor shaft, and a heat exchanger that exchanges heat between the circulating internal air and the ventilated external air is mounted on the outer frame In
A fully-enclosed electric motor characterized in that an air hole having a gear section in the axial direction is provided in a rotor iron core.
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2005-09-29 JP JP2005284294A patent/JP2007097325A/en active Pending
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