JP2007325358A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】空冷によって回転子を十分に冷却できるようにすること。
【解決手段】回転子１６の外周と固定子２１の内周との間に形成される環状空隙２７に空気を直接吹き込む空気ノズル４１を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、工作機械の主軸モータ等として用いられる電動機に関し、特に、電動機の冷却に関するものである。

工作機械の主軸の高速回転化に伴い、中、小型の工作機械では、別置き電動機による主軸駆動のものから主軸ユニットに電動機が組み込まれて主軸を直接回転駆動するビルトインモータ方式のものが、多く見受けられるようになっている。

ビルトインモータは、同期式電動機によるものと、誘導式電動機によるものの２通りがある。同期式電動機は、回転子（ロータ）の発熱が理論上ないが、コスト高であることに加え、遠心力によるロータ側の永久磁石の剥離が問題になる。このため、現在、殆どのものが誘導式電動機によるものになっている。

誘導式電動機の場合、回転子に電流が流れ、発熱するため、固定子に加えて回転子を冷却する必要がある。

ビルトインモータの冷却は、いくつかに分類することができる。誘導式電動機では、鉄損、銅損が大きい一次側（固定子側）と、二次損失（回転子損失）を各々個別に冷却するのが通常である。一次側の鉄心部を外側から冷却水（あるいは油）によって冷却することは、ほぼ確立しており、技術的に困難でない。このことに対して、二次側は高速回転しており、二次側冷却については、多様な方策が提案されている。この二次側冷却を大きく分類すると、ロータ（回転主軸）を液冷する方法と、ロータを空冷する方法とがある。

たとえば、ビルトインモータのロータを主軸に固定するスリーブの軸方向貫通溝に圧縮空気を一端より噴射し、前記スリーブ両端のフィンによる前記貫通溝内のエアの流れに乗せてロータの冷却するものや（例えば、特許文献１）、ステータ、ロータ、スピンドルの少なくとも１つ以上に冷却用液体を噴射するものがある（例えば、特許文献２）。
特開平７−１８５９９４号公報 特開平９−１５４２５７号公報

ロータ（回転主軸）を液冷する方法は、熱容量が大きい熱媒体を使用するから、大きい冷却効果を期待できる。しかし、高速回転する軸に液相の熱媒体を受渡しする装置、たとえば、ロータリジョイントが必要である。ロータリジョイントは、回転速度の上限に限界があり、寿命も短い。

これに対し、回転子を空冷する方法は、熱媒体を非接触で受渡しすることができるから、液冷の場合のような回転数の制限や寿命の問題を生じることとがない。しかし、空気の通路をどのように形成するかによって、回転しの冷却効果が著しく異なったものになる。

通常、空気通路として使用される回転子外周と固定子内周との間に形成される環状空隙は、狭く、環状空隙内において回転している回転子に連れ回る空気が固定子のヨーク間の溝に高速度で衝突し、高い圧力を発生した状態になるため、環状空隙を空気が流れ難く、十分な冷却効果を期待できない。

この発明が解決しようとする課題は、空冷によって回転子を十分に冷却できるようにすることである。

この発明による電動機は、回転軸に取り付けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、前記回転子の外周と前記固定子の内周との間に形成される環状空隙に空気を吹き込む空気ノズルを有する。

この発明による電動機は、好ましくは、前記空気ノズルは、前記環状空隙の軸線方向の一方の開口端に対向する環状噴孔を有する、あるいは前記固定子を径方向に貫通して前記環状空隙に開口する噴孔を有する。

この発明による電動機は、回転軸に取り付けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、前記回転軸と前記回転子とが嵌合する前記回転軸の外周あるいは前記固定子の内周に、当該嵌合部を軸線方向に横切って延在する溝が形成され、当該溝に空気を吹き込む空気ノズルを有する。

この発明による電動機は、回転軸に取り付けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、前記回転子に、当該回転子を軸線方向に貫通する複数個の通気孔が形成され、当該通気孔に空気を吹き込む空気ノズルを有する。

この発明による電動機は、回転軸に取り付けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、前記回転子の外周に、各々、所定のスキュ角をもって当該回転子を軸線方向に横切って延在する複数個の通気溝が形成されている。

この発明による電動機は、回転軸に取り付けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、前記固定子は、当該固定子を軸線方向に横切って延在する複数個のヨーク溝を有し、当該ヨーク溝は所定のスキュ角をもって固定子外周の母線方向に対して傾斜している。

この発明による電動機は、回転子の外周と前記固定子の内周との間に形成される環状空隙に空気ノズルによって空気を直接に吹き込むから、その空気が環状空隙を軸流空気流として良好に流れ、回転子の冷却が効果的に行われるようになる。

この発明による電動機の実施形態１を、図１を参照して説明する。

電動機１０は、例えば、工作機械の主軸モータ（ビルトインモータ）であり、円筒形状のモータハウジング１１と、モータハウジング１１の一端に固定装着された回転軸ブラケット１２と、モータハウジング１１の他端に固定装着されたリアカバー１３とを有し、これらによって円筒空間状のモータ室１４を構成している。

モータ室１４の中心部には回転軸（ロータ軸）１５が自身の中心軸線周りに回転可能に配置されている。回転軸１５の外周には回転子１６が固定装着されている。モータハウジング１１の内周には円筒形状の固定子２１が固定装着されている。回転子１６と固定子２１は、ともに、モータ室１４内にあり、固定子２１の内側に回転子１６が同心配置されている。

回転子１６は、積層板（珪素鋼板）によるロータ本体１７と、ロータ本体１７を軸線方向に貫通する複数個の二次導体棒１８と、ロータ本体１７の左右両端に各々設けられて複数個の二次導体棒１８を互いに導通接続する短絡環体（エンドリング）１９、２０とにより構成され、焼き嵌め等によって回転軸１５に固定装着されている。なお、二次導体棒１８は、回転子１６の中心軸線周りに等間隔に配置され、トルクコギング抑制のために所定のスキュ角を付けられている。

固定子２１は、積層板によるステータ本体２２と、ステータ本体２２に巻装されたステータコイル２３とにより構成されている。ステータコイル２３の巻線２４は、ステータ本体２２に形成されている複数個のヨーク２５に巻き付けられている（図２参照）。ヨーク２５は各々軸線方向に延在していてステータ本体２２の周方向に等間隔に設けられており、互いに隣接するヨーク２５間にヨーク溝２６がある。

複数個のヨーク溝２６は、ステータ本体２２の内周に存在し、各々所定のスキュ角をもって固定子外周の母線方向に対して傾斜していてもよい。

ロータ本体１７の外周とヨーク溝２６を有するステータ本体２２の内周との間には、環状空隙（エアギャップ）２７が形成されている。環状空隙２７は、電動機１０の磁気損失を最小限にすべく、小さいことが望ましい。

モータハウジング１１の外周にはステータ冷却スリーブ３１が装着されている。ステータ冷却スリーブ３１の内周には螺旋溝が形成されていてモータハウジング１１の外周と共働して螺旋状の冷却水通路３２を確定している。ステータ冷却スリーブ３１には、冷却水通路３２の一端に連通する冷却水入口３３と、冷却水通路３２の他端に連通する冷却水出口３４が各々形成されている。

これにより、冷却水入口３３より冷却水通路３２に冷却水が入り、冷却水は、冷却水通路３２を流れ、その間に、モータハウジング１１を介してステータ本体２２を外側より冷却する。冷却水通路３２を流れた冷却水は、ステータ本体２２の冷却を終えて冷却水出口３４より外部へ排出される。

モータ室１４内の回転軸ブラケット１２の側には空気ノズル４１が設けられている。空気ノズル４１は、環状の外側部材４２と内側部材４３とにより構成され、外側部材４２と内側部材４３とでの環状噴孔４４を構成している。環状噴孔４４は、外側部材４２と内側部材４３の嘴形状部の先端にあってアキシャル方向に開口し、環状空隙２７と同心で、環状空隙２７の軸線方向の一方の開口端２７Ａに同じ径方向位置にて小さい隙間をおいて開口端２７Ａに対向している。

環状噴孔４４は、外側部材４２、内側部材４３に形成された空気通路４５、４６と、回転軸ブラケット１２に形成された空気通路４７によって回転軸ブラケット１２に形成されている空気入口４８に連通している。

空気ノズル４１は、空気入口４８より圧縮空気（加圧空気）を供給され、環状噴孔４４より環状空隙２７へ向けて空気を噴出する。環状噴孔４４より環状空隙２７へ向けて噴出した空気は、環状空隙２７の一方の開口端２７Ａより環状空隙２７内に入り、環状空隙２７内を軸流空気流として流れ、その間に、回転子１６および固定子２１を冷却する。環状空隙２７を流れた空気は、環状空隙２７の軸線方向の他方の開口端２７Ｂより環状空隙２７外へ流出し、リアカバー１３に形成された排気孔２９よりモータ室１４外に排出される。

このように、環状空隙２７の開口端２７Ａに向けて開口した空気ノズル４１の環状噴孔４４より圧縮空気が吹き出すことにより、圧縮空気は、比較的低圧であっても、噴射流速エネルギによって環状空隙２７内に直接に流入し、環状空隙２７内を軸流空気流として良好に流れる。

固定子２１のヨーク溝２６が所定のスキュ角をもって固定子外周の母線方向に対して傾斜していれば、回転子１６の回転に伴って環状空隙２７内にねじポンプ作用が生じ、環状空隙２７内における軸流空気流が、より強い良好なものになる。

これらのことにより、環状噴孔４４より吹き出す圧縮空気が低圧であっても、環状空隙２７内を良好に流れる軸流空気流によって、回転子１６、固定子２１の空冷が効率よく行われる。しかも、高い空気圧を必要としないから、環状噴孔４４より環状空隙２７へ向けて噴出する圧縮空気が、回転子１６の前後に設けられる回転軸１５の軸受の潤滑性能（エアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、グリス潤滑）に悪影響を与えることもない。

なお、環状噴孔４４より吹き出す圧縮空気は、低温に温調されたものであってもよく、環状空隙２７内を流れる軸流空気流の空気温度が低温であることにより、回転子１６、固定子２１の空冷が、より良く行われる。

環状噴孔４４を有する空気ノズル４１の嘴先端面と、当該嘴先端面と平行に面対向するロータ本体１７およびステータ本体２２の端面との間のアキシャル隙間ａは、必要最小限の小さい値に設定され、空気ノズル４１の嘴先端面とロータ本体１７およびステータ本体２２の端面との間に、アキシャル型の非接触式シールをなしている。これにより、空気ノズル４１と環状空隙２７との間の空気受渡部における空気損失が最小限に止められ、無駄な空気消費量が少なくなる。

また、この実施形態では、空気ノズル４１の外側部材４２に拡張冷却水通路４９が形成されている。拡張冷却水通路４９は、一方においてステータ冷却スリーブ１１に形成された連通孔５０によって冷却水通路（上流側）３２に連通し、他方においてステータ冷却スリーブ１１に形成された連通孔５１によって冷却水通路（下流側）３２に連通し、冷却水入口３３よりの冷却水が分流するようになっている。

これにより、拡張冷却水通路４９を冷却水が流れ、外側部材４２が冷却される。外側部材４２の固定子２１の側の外表面４２Ａは、ステータコイル２３の端部に接近した位置にあり、輻射によってステータコイル２３を冷却する。この拡張冷却水通路４９を流れる冷却水によるステータコイル２３の冷却効果は、外側部材４２が良伝熱性・良輻射熱吸収性であることが好ましい。したがって、外側部材４２は銅合金等により構成され、外表面４２Ａは黒色つや消しの表面処理を施されている。さらに、外側部材４２の固定子２１側の外表面４２Ａは、溝切り加工等によって表面積を拡張され、ステータコイル２３の冷却効果の向上を図られている。

図３は、実施形態１による電動機の変形例１を示している。なお、図３において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、ロータ本体１７の一方の端部外周とステータ本体２２の一方の端部内周に各々周溝（円環溝）５２、５３が形成されている。

空気ノズル４１の外側部材４２、内側部材４３の嘴形状部の先端側は、周溝５２、５３内に進入しており、環状噴孔４４は、周溝５２、５３内において環状空隙２７と同心で、環状空隙２７の軸線方向の一方の開口端２７Ａに同じ径方向位置にて小さいアキシャル隙間ｂをおいて開口端２７Ａに対向している。

外側部材４２、内側部材４３の嘴形状部と周溝５２、５３との間には径方向に小さいラジアル隙間ｃがある。ラジアル隙間ｃは、必要最小限の小さい値に設定され、空気ノズル４１の嘴形状部とロータ本体１７およびステータ本体２２との間に、ラジアル型の非接触式シールをなしている。これにより、この実施形態でも、空気ノズル４１と環状空隙２７との間の空気受渡部における空気損失が最小限に止められ、無駄な空気消費量が少なくなる。

図３に示されている変形例１が、図１に示されている実施形態１と異なるところは、上述した空気受渡部における非接触式シールの型式だけであり、他の構成は、実施形態１と同じである。したがって、この変形例でも、図１に示されている実施形態１と同様の作用効果が得られる。

図４は、実施形態１による電動機の変形例２を示している。なお、図３において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

図４に示されている変形例２では、実施形態１の構成に加えて、ロータ本体１７の外周面に、各々、所定のスキュ角をもってロータ本体１７を軸線方向に横切って延在する複数個の通気溝３５が形成されている。

スキュ角を有する通気溝３５により、回転子１６の回転に伴って環状空隙２７内にねじポンプ作用が生じ、環状空隙２７内における軸流空気流が、より強い良好なものになり、回転子１６、固定子２１の空冷が、より一層、効率よく行われる。

なお、通気溝３５によるねじポンプ作用によって、環状空隙２７内に十分な軸流空気流が生じるならば、空気ノズル４１を省略することもできる。

この発明による電動機の実施形態２を、図５を参照して説明する。なお、図５においても、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態２では、環状空隙２７に空気を吹き込む空気ノズル６１は、ステータ本体２２の軸線方向中間部を径方向に貫通して設置されたノズル管６２を有する。ノズル管６２は、ステータ本体２２の周方向の複数位置、たとえば、９０度の回転角位置に４個あり、各々環状空隙２７に開口する丸孔状の噴孔６３を有する。

各ノズル管６２は、モータハウジング１１に形成された連通孔６４、ステータ冷却スリーブ３１に形成された周溝（円環溝）６５によってステータ冷却スリーブ３１に形成されている空気入口６６に連通している。

各ノズル管６２は、空気入口６５より圧縮空気（加圧空気）を供給され、噴孔６３より環状空隙２７の軸線方向中間部に空気を噴出する。環状噴孔４４より環状空隙２７の軸線方向中間部に噴出した空気のうち、そのほぼ半分は環状空隙２７内を軸流空気流として開口端２７Ａへ流れ、その間に、回転子１６および固定子２１を冷却し、残りは環状空隙２７内を軸流空気流として開口端２７Ａとは反対側の開口端２７Ｂへ流れ、それそれ、その間に、回転子１６および固定子２１を冷却する。

環状空隙２７を流れた空気は、環状空隙２７の開口端２７Ａ、２７Ｂの各々より環状空隙２７外へ流出し、モータハウジング１１に形成された排気孔２８、リアカバー１３に形成された排気孔２９の各々よりモータ室１４外に排出される。

このように、環状空隙２７の軸線方向中間部に開口した空気ノズル６１の噴孔６３より圧縮空気が環状空隙２７の軸線方向中間部に直接吹き出すことにより、圧縮空気は、比較的低圧であっても、環状空隙２７内に直接に流入し、環状空隙２７内を軸流空気流として良好に流れる。

これにより、噴孔６３より吹き出す圧縮空気が低圧であっても、環状空隙２７内を良好に流れる軸流空気流によって、回転子１６、固定子２１の空冷が効率よく行われる。しかも、高い空気圧を必要としないから、噴孔６３より環状空隙２７へ向けて噴出する圧縮空気が、回転子１６の前後に設けられる回転軸１５の軸受の潤滑性能（エアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、グリス潤滑）に悪影響を与えることもない。

この発明による電動機の実施形態３を、図６を参照して説明する。なお、図６においても、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態３では、回転軸１５が回転子１６と嵌合する部分の外周に、当該嵌合部を軸線方向に横切って延在する溝として、螺旋溝７１が形成されている。螺旋溝７１は、本実施形態では、互いに１８０度の回転方向位相差をもって２条設けられている。

回転軸１５が回転子１６の一方の端部（回転軸ブラケット１２側の端部）に隣接する部分には給気リング部材７２が同心に固定装着されている。回転軸１５の一部をなす給気リング部材７２には、周溝（円環溝）７３と、各螺旋溝７１毎に設けられて周溝７３の一方の端部７１Ａと螺旋溝７１とを連通する軸線方向凹溝７４とが形成されている。

螺旋溝７１、周溝７３、軸線方向凹溝７４の各々の溝表面は、銅めっき、良伝熱性金属の溶射等によって良伝熱性に表面加工されている。良伝熱性金属の溶射の場合、表面積の拡大のために、溶射粒子が大きいものを用いることが好ましい。

モータ室１４内の回転軸ブラケット１２の側には空気ノズル８１が設けられている。空気ノズル８１は、環状の外側部材８２と内側部材８３とにより構成され、外側部材８２と内側部材８３とでの環状噴孔８４を構成している。環状噴孔８４は、外側部材８２と内側部材８３の嘴形状部の先端にあってラジアル方向に開口し、給気リング部材７２と同心で、給気リング部材７２の周溝７３と同じ軸線方向位置にて周溝７３に小さい隙間をおいて対向している。

環状噴孔８４は、外側部材８２、内側部材８３に形成された空気通路８５、８６と、回転軸ブラケット１２に形成された空気通路４７によって回転軸ブラケット１２の空気入口４８に連通している。

空気ノズル８１は、空気入口４８より圧縮空気（加圧空気）を供給され、環状噴孔８４より給気リング部材７２の周溝７３へ向けて空気を噴出する。環状噴孔８４より給気リング部材７２の周溝７３へ向けて噴出した空気は、周溝７３より軸線方向凹溝７４を通って螺旋溝７１の一方の端部７１Ａより螺旋溝７１内に入り、螺旋溝７１内を流れ、その間に、回転子１６を冷却する。螺旋溝７１を流れた空気は、螺旋溝７１の軸線方向の他方の端部７１Ｂより螺旋溝７１外へ流出し、リアカバー１３に形成された排気孔２９よりモータ室１４外に排出される。

このように、螺旋溝７１に直接的に連通している給気リング部材７２の周溝７３に向けて開口した空気ノズル８１の環状噴孔８４より圧縮空気が吹き出すことにより、圧縮空気は、比較的低圧であっても、噴射流速エネルギによって周溝７３に流入し、これより軸線方向凹溝７４を通って螺旋溝７１内に良好に入り、螺旋溝７１内を空気流として良好に流れる。

これにより、環状噴孔８４より吹き出す圧縮空気が低圧であっても、螺旋溝７１内を良好に流れる空気流によって、回転子１６の空冷が効率よく行われる。しかも、高い空気圧を必要としないから、環状噴孔８４より噴出する圧縮空気が、回転子１６の前後に設けられる回転軸１５の軸受の潤滑性能（エアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、グリス潤滑）に悪影響を与えることもない。

なお、環状噴孔８４より吹き出す圧縮空気は、低温に温調されたものであってもよく、螺旋溝７１内を流れる軸流空気流の空気温度が低温であることにより、回転子１６の空冷が、より良く行われる。

環状噴孔８４を有する空気ノズル８１の嘴先端面と、当該嘴先端面と対向する給気リング部材７２の外周面との間のラジアル隙間ｄは、必要最小限の小さい値に設定され、空気ノズル８１の嘴先端面と給気リング部材７２の外周面との間に、ラジアル型の非接触式シールをなしている。これにより、空気ノズル８１と給気リング部材７２との間の空気受渡部における空気損失が最小限に止められ、無駄な空気消費量が少なくなる。

なお、空気ノズル８１と給気リング部材７２との間の空気受渡部において、空気損失の少ない非接触式シールを構成するために、空気ノズル８１の嘴部と短絡環体１９との間のアキシャル隙間ｅ、給気リング部材７２短絡環体１９との間のラジアル間隙ｆも必要最小限の小さい値に設定されている。

また、この実施形態では、空気ノズル８１の外側部材８２に拡張冷却水通路８７が形成されている。拡張冷却水通路８７は、一方においてステータ冷却スリーブ１１に形成された連通孔５０によって冷却水通路（上流側）３２に連通し、他方においてステータ冷却スリーブ１１に形成された連通孔５１によって冷却水通路（下流側）３２に連通し、冷却水入口３３よりの冷却水が分流するようになっている。

これにより、拡張冷却水通路８７を冷却水が流れ、外側部材８２が冷却される。外側部材８２の固定子２１の側の外表面８２Ａは、ステータコイル２３の端部に接近した位置にあり、輻射によってステータコイル２３を冷却する。この拡張冷却水通路８７を流れる冷却水によるステータコイル２３の冷却効果は、外側部材８７が良伝熱性・良輻射熱吸収性であることが好ましい。したがって、外側部材８７は銅合金等により構成され、外表面８２Ａは黒色つや消しの表面処理を施されている。さらに、外側部材４２の固定子２１側の外表面８２Ａは、実施形態１と同様に、溝切り加工等によって表面積を拡張されることにより、ステータコイル２３の冷却効果の向上を図ることができる。

この発明による電動機の実施形態４を、図７、図８を参照して説明する。なお、図７においても、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

実施形態４では、回転子１６に、ロータ本体１７を軸線方向に貫通する複数個の通気孔９１が形成されている。通気孔９１は、回転子１６の中心軸線周りに等間隔に配置され、二次導体棒１８との干渉を避けるために、二次導体棒１８と同じスキュ角を付けられている。通気孔９１は、各々、一端において短絡環体１９に形成されて短絡環体１９の外周面に開口する入口孔９２に連通し、他端において短絡環体２０に形成されて短絡環体２０の外周面に開口する出口孔９３に連通している。

モータ室１４内の回転軸ブラケット１２の側には空気ノズル１０１が設けられている。空気ノズル１０１は、環状の外側部材１０２と内側部材１０３とにより構成され、外側部材１０２と内側部材１０３とでの環状噴孔１０４を構成している。環状噴孔１０４は、外側部材１０２と内側部材１０３の嘴形状部の先端にあってラジアル方向に開口し、短絡環体２０と同心で、入口孔９２と同じ軸線方向位置にて入口孔９２に小さい隙間をおいて対向している。

環状噴孔１０４は、外側部材１０２、内側部材１０３に形成された空気通路１０５、１０６と、回転軸ブラケット１２に形成された空気通路４７によって回転軸ブラケット１２の空気入口４８に連通している。

空気ノズル１０１は、空気入口４８より圧縮空気（加圧空気）を供給され、環状噴孔１０４より短絡環体１９の外周面へ向けて空気を噴出する。環状噴孔１０４より短絡環体１９の外周面へ向けて噴出した空気は、短絡環体１９の外周面に開口している入口孔９２より通気孔９１内に入り、通気孔９１内を流れ、その間に、回転子１６を冷却する。通気孔９１を流れた空気は、短絡環体１９とは反対側の短絡環体２０の出口孔９３より通気孔９１外へ流出し、リアカバー１３に形成された排気孔２９よりモータ室１４外に排出される。

このように、通気孔９１に直接連通している短絡環体１９の入口孔９２に向けて開口した空気ノズル１０１の環状噴孔１０４より圧縮空気が吹き出すことにより、圧縮空気は、比較的低圧であっても、噴射流速エネルギによって入口孔９２に流入し、これより通気孔９１内に良好に入り、通気孔９１内を空気流として良好に流れる。

これにより、環状噴孔１０４より吹き出す圧縮空気が低圧であっても、通気孔９１内を良好に流れる空気流によって、回転子１６の空冷が回転子１６の内部（発熱高温部）より効率よく行われる。しかも、高い空気圧を必要としないから、環状噴孔８ー１０４より噴出する圧縮空気が、回転子１６の前後に設けられる回転軸１５の軸受の潤滑性能（エアオイル潤滑、オイルミスト潤滑、グリス潤滑）に悪影響を与えることもない。

なお、環状噴孔１０４より吹き出す圧縮空気は、低温に温調されたものであってもよく、通気孔９１内を流れる軸流空気流の空気温度が低温であることにより、回転子１６の空冷が、より良く行われる。

環状噴孔１０４を有する空気ノズル８１の嘴先端面と、当該嘴先端面と対向する短絡環体１９の外周面との間のラジアル隙間ｇは必要最小限の小さい値に設定され、空気ノズル８１の嘴先端面と短絡環体１９の外周面との間に、ラジアル型の非接触式シールをなしている。これにより、空気ノズル１０１と入口孔９２との間の空気受渡部における空気損失が最小限に止められ、無駄な空気消費量が少なくなる。

なお、短絡環体１９の入口孔９２、短絡環体２０の出口孔９３は、図９に示されているように、各々、短絡環体１９、２０の端面に開口していてもよい。この場合には、空気ノズル１０１の環状噴孔１０４は、アキシャル方向に開口し、入口孔９２と同じ径方向位置にて入口孔９２に小さい隙間をおいて対向している。

この場合も、通気孔９１に直接連通している短絡環体１９の入口孔９２に向けて開口した空気ノズル１０１の環状噴孔１０４より圧縮空気が吹き出すことにより、圧縮空気は、比較的低圧であっても、噴射流速エネルギによって入口孔９２に流入し、これより通気孔９１内に良好に入り、通気孔９１内を空気流として良好に流れ、環状噴孔１０４より吹き出す圧縮空気が低圧であっても、通気孔９１内を良好に流れる空気流によって、回転子１６の空冷が効率よく行われる。

また、環状噴孔１０４を有する空気ノズル８１の嘴先端面と、当該嘴先端面と対向する短絡環体１９の端面との間のアキシャル隙間ｈは必要最小限の小さい値に設定され、空気ノズル８１の嘴先端面と短絡環体１９の端面との間に、アキシャル型の非接触式シールをなしている。これにより、空気ノズル１０１と入口孔９２との間の空気受渡部における空気損失が最小限に止められ、無駄な空気消費量が少なくなる。

この発明による電動機の実施形態１を示す断面図である。 実施形態１の電動機の固定子の部分的拡大断面図である。 この発明による電動機の実施形態１の変形例１を示す断面図である。 この発明による電動機の実施形態１の変形例２を示す断面図である。 この発明による電動機の実施形態２を示す断面図である。 この発明による電動機の実施形態３を示す断面図である。 この発明による電動機の実施形態４を示す断面図である。 図６の線ＩＩＸ−ＩＩＸに沿った断面図である。 この発明による電動機の実施形態４の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１０ 電動機
１１ モータハウジング
１２ 回転軸ブラケット
１３ リアカバー
１４ モータ室
１５ 回転軸
１６ 回転子
１７ ロータ本体
１８ 二次導体棒
１９、２０ 短絡環体
２１ 固定子
２２ ステータ本体
２３ ステータコイル
２４ 巻線
２５ ヨーク
２６ ヨーク溝
２７ 環状空隙
２７Ａ、２７Ｂ 開口端
２９ 排気孔
３１ ステータ冷却スリーブ
３２ 冷却水通路
３３ 冷却水入口
３４ 冷却水出口
３５ 通気溝
４１ 空気ノズル
４２ 外側部材
４２Ａ 外表面
４３ 内側部材
４４ 環状噴孔
４５、４６、４７ 空気通路
４８ 空気入口
４９ 拡張冷却水通路
５０、５１ 連通孔
５２、５３ 周溝
６１ 空気ノズル
６２ ノズル管
６３ 噴孔
６４ 連通孔
６５ 周溝
６６ 空気入口
７１ 螺旋溝
７１Ａ、７１Ｂ 端部
７２ 給気リング部材
７３ 周溝
７４ 軸線方向凹溝
８１ 空気ノズル
８２ 外側部材
８２Ａ 外表面
８３ 内側部材
８４ 環状噴孔
８５、８６ 空気通路
８７ 拡張冷却水通路
９１ 通気孔
９２ 入口孔
９３ 出口孔
１０１ 空気ノズル
１０２ 外側部材
１０３ 内側部材
１０４ 環状噴孔
１０５、１０６ 空気通路
ａ、ｂ、ｅ、ｈ アキシャル隙間
ｃ、ｄ、ｆ、ｇ ラジアル間隙

Claims (9)

1. 回転軸に取り付けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、
   前記回転子の外周と前記固定子の内周との間に形成される環状空隙に空気を吹き込む空気ノズルを有する電動機。
2. 前記空気ノズルは前記環状空隙の軸線方向の一方の開口端に対向する環状噴孔を有する請求項１に記載の電動機。
3. 前記空気ノズルは前記固定子を径方向に貫通して前記環状空隙に開口する噴孔を有する請求項１に記載の電動機。
4. 回転軸に取り付けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、
   前記回転軸と前記回転子とが嵌合する前記回転軸の外周あるいは前記固定子の内周に、当該嵌合部を軸線方向に横切って延在する溝が形成され、当該溝に空気を吹き込む空気ノズルを有する電動機。
5. 回転軸に取り付けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、
   前記回転子に、当該回転子を軸線方向に貫通する複数個の通気孔が形成され、当該通気孔に空気を吹き込む空気ノズルを有する電動機。
6. 前記回転子の外周に、各々、所定のスキュ角をもって当該回転子を軸線方向に横切って延在する複数個の通気溝が形成されている請求項１〜５の何れか１項に記載の電動機。
7. 前記固定子は、当該固定子を軸線方向に横切って延在する複数個のヨーク溝を有し、当該ヨーク溝は所定のスキュ角をもって固定子外周の母線方向に対して傾斜している請求項１〜６の何れか１項に記載の電動機。
8. 回転軸に取り付けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、
   前記回転子の外周に、各々、所定のスキュ角をもって当該回転子を軸線方向に横切って延在する複数個の通気溝が形成されている電動機。
9. 回転軸に取り付けられた回転子と、モータハウジングに取り付けられた固定子とを有する電動機において、
   前記固定子は、当該固定子を軸線方向に横切って延在する複数個のヨーク溝を有し、当該ヨーク溝は所定のスキュ角をもって固定子外周の母線方向に対して傾斜している電動機。

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